球鐵淬火過程中基體組織的轉變與鋼基體相同。即將鑄件加熱到Ac以上溫度，保溫一定時間，使基體組織轉變為均一的奧氏體，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，保溫一段時間空冷。

   （1）淬火溫度   根據球鐵的化學成分和原始組織來選擇。如含硅量在2%~3%時，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，應盡量采用較低的淬火溫度。

   （2）保溫時間   為了使一部分石墨碳在淬火加熱時融入奧氏體，必須有一定的保溫時間，但保溫時間太長會導致奧氏體經理粗化。因此保溫時間在能保證奧氏體為碳所飽和的原則下，愈短愈好。此外，原始組織對保溫時間有較大影響。原始組織為鐵素體基體者，保溫時間應適當延長。

   （3）淬火介質   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，應在未冷透前（200℃左右）,取出空冷并及時回火。

   (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58~60HRC。淬火組織不穩定，內應力很大，強度低，脆性，因此彼此立即回火。

   根據對球鐵機械性能的要求不同，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，回火時組織的轉變與鋼相同，球鐵淬火后的硬度和強度在回火溫度高于450~500℃時才急劇下降。這是因為鑄鐵中的含硅量較高，使球鐵比碳鋼具有較高的抗回火穩定性。

   球鐵在高于600℃回火時，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度，同時具有較高韌性和塑性的熱處理方法，等溫淬火還可使行轉復雜的鑄件減少變形和防止開裂。廣泛用于拖拉機減速齒輪、柴油機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)℃，目前國內多采用800~920℃，淬火加熱溫度應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，使機械性能惡化。加熱溫度太低，鐵素體不能全部轉變成奧氏體，使淬火后的硬度降低。因此，鑄態組織中鐵素體量多時，應取上限。同時，因硅能提高臨界溫度，隨鑄件中含硅量增加，加熱溫度亦應相應提高。

   球鐵等溫淬火加熱時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為40~45s/mm，箱式電爐中的加熱保溫時間為鹽浴中的2~3倍。

   等溫溫度與時間應根據所要求的性能及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，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械性能。等溫時間應足夠，以保證貝氏體充分轉變。時間太短，貝氏體轉變不充分，沒有轉變的奧氏體在空冷時將變為馬氏體，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）。