球墨鑄鐵件熱處理只能改變基體組織，不能改變石墨的形態及分布，機械性能的變化是基體組織的變化所致。普通灰口鑄鐵(包括孕育鑄鐵)石墨片對機械性能(強度、延性)影響很大，灰口鑄鐵經熱處理改善機械性能不顯著。還需要注意的是鑄鐵的導熱性較鋼差，石墨的存在導致缺口敏感性較鋼高，因此鑄鐵熱處理中冷卻速度(尤其淬火)要嚴格控制。

球墨鑄鐵件作為軸承需要   高的硬度，常將鑄鐵件淬火并低溫回火處理。工藝是：鑄件加熱到860-900℃的溫度，保溫讓原基體全部奧氏體化后再在油或熔鹽中冷卻實現淬火，后經250-350℃加熱保溫回火，原基體轉換為回火馬氏體及殘留奧氏體組織，原球狀石墨形態不變。處理后的鑄件具有高的硬度及一定韌性，保留了石墨的潤滑性能，耐磨性能   為改善。

球墨鑄鐵件在鑄造過程中此普通灰口鑄鐵的白口傾向大，內應力也較大，鑄鐵件很難得到純粹的鐵素體或珠光體基體，為提高鑄鐵件的延性或韌性，常將鑄鐵件重新加熱到900-950℃并保溫足夠時間進行高溫退火，再爐冷到600℃出爐變冷。過程中基體中的滲碳體分解出石墨，自奧氏體中析出石墨，這些石墨集聚于原球狀石墨周圍，基體全轉換為鐵素體。球墨鑄鐵件作為軸類件，如柴油機的曲軸、連桿，要求強度高同時韌性較好的綜合機械械性能，對鑄鐵件進行調質處理。工藝是：鑄鐵件加熱到860-900℃的溫度保溫讓基體奧氏體化，再在油或熔鹽中冷卻實現淬火，后經500-600℃的高溫回火，獲得回火索氏體組織(一般尚有少量粹塊狀的鐵素體)，原球狀石墨形態不變。處理后強度，韌性匹配良好，適應于軸類件的工作條件。