球鐵淬火過程中基體組織的轉(zhuǎn)變與鋼基體相同。即將鑄件加熱到Ac以上溫度，保溫一定時(shí)間，使基體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榫坏膴W氏體，然后在水、油或熔鹽中快速冷卻，得到馬氏體組織。球鐵的回火是將淬火后的鑄件重新加熱到Ac以下溫度，保溫一段時(shí)間空冷。
（1）淬火溫度 根據(jù)球鐵的化學(xué)成分和原始組織來選擇。如含硅量在2%~3%時(shí)，淬火溫度取850~900℃為宜。含硅量高，取上限，反之取下限。珠光體基體球鐵的淬火溫度較鐵素體基體球鐵低。過高的淬火溫度，將使馬氏體針變粗并增加殘余奧氏體量，使機(jī)械性能變壞，尤其韌性顯著下降。因此，在保證奧氏體化的前提下，應(yīng)盡量采用較低的淬火溫度。
（2）保溫時(shí)間 為了使一部分石墨碳在淬火加熱時(shí)融入奧氏體，必須有一定的保溫時(shí)間，但保溫時(shí)間太長會導(dǎo)致奧氏體經(jīng)理粗化。因此保溫時(shí)間在能保證奧氏體為碳所飽和的原則下，愈短愈好。此外，原始組織對保溫時(shí)間有較大影響。原始組織為鐵素體基體者，保溫時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長。
（3）淬火介質(zhì) 球鐵含硅量較高，又含有鎂和稀土元素，因此具有較好的淬透性。故除了形狀簡單而硬度又要求較高時(shí)采用水淬外，一般宜用油冷或熔鹽冷卻，這樣可以減少變形和防止開裂。采用水冷的鑄件，應(yīng)在未冷透前（200℃左右）,取出空冷并及時(shí)回火。
(4)回火 球鐵淬火后的基體組織為馬氏體+少量殘余奧氏體，硬度可達(dá)58~60HRC。淬火組織不穩(wěn)定，內(nèi)應(yīng)力很大，強(qiáng)度低，脆性，因此彼此立即回火。
根據(jù)對球鐵機(jī)械性能的要求不同，采用不同的回火溫度。與鋼件一樣，球鐵也分低溫回火（140~250℃）、中溫回火（350~500℃）和高溫回火（600~600℃）三類，回火時(shí)組織的轉(zhuǎn)變與鋼相同，球鐵淬火后的硬度和強(qiáng)度在回火溫度高于450~500℃時(shí)才急劇下降。這是因?yàn)殍T鐵中的含硅量較高，使球鐵比碳鋼具有較高的抗回火穩(wěn)定性。
球鐵在高于600℃回火時(shí)，珠光體中的滲碳體開始分解析出石墨。因此，回火溫度不宜超過600℃。
回火時(shí)間一般為0.5~3h。回火后采用空冷，也可油冷或水冷。不可以采用爐冷，因緩慢冷卻將使沖擊韌性急劇下降。
（5）等溫淬火 等溫淬火是使球鐵獲得高強(qiáng)度，同時(shí)具有較高韌性和塑性的熱處理方法，等溫淬火還可使行轉(zhuǎn)復(fù)雜的鑄件減少變形和防止開裂。廣泛用于拖拉機(jī)減速齒輪、柴油機(jī)凸輪軸等重要球鐵鑄件的熱處理。
等溫淬火溫度一般常選擇在Ac+(30~60)℃，目前國內(nèi)多采用800~920℃，淬火加熱溫度應(yīng)能使球鐵基體組織全部奧氏體化，并溶入足夠的石墨碳而又不制造成奧氏體晶粒粗大。淬火溫度過高，不僅奧氏體晶粒粗大，而且淬火后殘余奧氏體量增加，使機(jī)械性能惡化。加熱溫度太低，鐵素體不能全部轉(zhuǎn)變成奧氏體，使淬火后的硬度降低。因此，鑄態(tài)組織中鐵素體量多時(shí)，應(yīng)取上限。同時(shí)，因硅能提高臨界溫度，隨鑄件中含硅量增加，加熱溫度亦應(yīng)相應(yīng)提高。
球鐵等溫淬火加熱時(shí)間以能使鑄件熱透和奧氏體均勻化為原則。在鹽浴中的加熱保溫系數(shù)為40~45s/mm，箱式電爐中的加熱保溫時(shí)間為鹽浴中的2~3倍。
等溫溫度與時(shí)間應(yīng)根據(jù)所要求的性能及C曲線來確定。工廠中多采用260~360℃，等溫45~90min，可以獲得高強(qiáng)度與一定韌性相配合的以下貝氏體為主+殘余奧氏體+少量馬氏體的基體組織。
等溫溫度過低（小于250℃），淬火后基體組織中出現(xiàn)大量馬氏體+殘余奧氏體，其硬度雖高但韌性低；如在350~450℃等溫淬火時(shí)，獲得上貝氏體+殘余奧氏體+極少量馬氏體基體組織，也不能得到良好的綜合機(jī)械性能。等溫時(shí)間應(yīng)足夠，以保證貝氏體充分轉(zhuǎn)變。時(shí)間太短，貝氏體轉(zhuǎn)變不充分，沒有轉(zhuǎn)變的奧氏體在空冷時(shí)將變?yōu)轳R氏體，從而使沖擊韌性降低。等溫淬火只用于尺寸較小的鑄件（有效厚度≤30mm）。
