鑄鐵的熱處理和鋼的熱處理有相同之處，也有不同之處。鑄鐵的熱處理一般不能改善原始組織中石墨的形態和分布狀況。對灰口鑄鐵來說，由于片狀石墨所引起的應力集中效應是對鑄鐵性能起主導作用的因素，因此對灰口鑄鐵進行熱處理的強化效果遠不如鋼和球鐵那樣顯著。故灰口鑄鐵熱處理工藝主要為退火、正火等。
對于球鐵來說，由于石墨呈球狀，對基體的割裂作用大大減輕，通過熱處理可使基體組織充分發揮作用，從而可以顯著改善球性的機械性能。故球鐵像鋼一樣，其熱處理工藝有退火、正火、調質、多溫淬火、感應加熱淬火和表面化學熱處理等。
鑄鐵的熱處理工藝：
1、消除應力退火
由于鑄件壁厚不均勻，在加熱，冷卻及相變過程中，會產生效應力和組織應力。另外大型零件在機加工之后其內部也易殘存應力，所有這些內應力都必須消除。去應力退火通常的加熱溫度為500～550℃保溫時間為2～8h，然后爐冷（灰口鐵）或空冷（球鐵）。采用這種工藝可消除鑄件內應力的90～95%，但鑄鐵組織不發生變化。若溫度超過550℃或保溫時間過長，反而會引起石墨化，使鑄件強度和硬度降低。
2、消除鑄件白口的高溫石墨化退火
鑄件冷卻時，表層及薄截面處，往往產生白口。白口組織硬而脆、加工性能差、易剝落。因此必須采用退火（或正火）的方法消除白口組織。退火工藝為：加熱到550-950℃保溫2～5h，隨后爐冷到500—550℃再出爐空冷。在高溫保溫期間，游離滲碳體和共晶滲碳體分解為石墨和A，在隨后護冷過程中二次滲碳體和共析滲碳體也分解，發生石墨化過程。由于滲碳體的分解，導致硬度下降，從而提高了切削加工性。
3、球鐵的正火
球鐵正火的目的是為了獲得珠光體基體組織，并細化晶粒，均勻組織，以提高鑄件的機械性能。有時正火也是球鐵表面淬火在組織上的準備、正火分高溫正火和低溫正火。高溫正火溫度一般不超過950～980℃，低溫正火一般加熱到共析溫度區間820～860℃。正火之后一般還需進行處理，以消除正火時產生的內應力。
4、球鐵的淬火及回火
為了提高球鐵的機械性能，一般鑄件加熱到Afc1以上30～50℃（Afc1代表加熱時A形成終了溫度），保溫后淬入油中，得到馬氏體組織。為了適當降低淬火后的殘余應力，一般淬火后應進行回火，低溫回火組織為回火馬氏體加貝氏體再加球狀石墨。這種組織耐磨性好，用于要求高耐磨性，高強度的零件。中溫回火溫度為350—500℃，回火后組織為回火屈氏體加球狀石墨，適用于要求耐磨性好、具有一定較穩定性和彈性的厚件。高溫回火溫度為500—600℃，回火后組織為回火索氏體加球狀石墨，具有韌性和強度結合良好的綜合性能，因此在生產中廣泛應用。
5、球鐵的等溫淬火
球鐵經等溫淬火后可以獲得高強度，同時兼有較好的塑性和韌性。等溫淬火加熱溫度的選擇主要考慮使原始組織全部A化、不殘留F，同時也避免A晶粒長大。加熱溫度一般采用Afc1以上30～50℃，以保證獲得具有綜合機械性能的下貝氏體組織。稀土鎂鋁球鐵等溫淬火后σb=1200～1400MPa，αk=3～3.6J/cm2，HRC=47～51。但應注意等溫淬火后再加一道回火工序。
6、表面淬火
為了提高某些鑄件的表面硬度、耐磨性及疲勞強度，可采用表面淬火。灰鑄鐵及球鐵鑄件均可進行表面淬火。一般采用高(中)頻感應加熱表面淬火和電接觸表面淬火。
7、化學熱處理
對于要求表面耐磨或抗氧化、耐腐蝕的鑄件，可以采用類似于鋼的化學熱處理工藝，如氣體軟氯化、氯化、滲硼、滲硫等處理。
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