用熱處理方法提高灰鑄鐵力學性能的效果不大。因為灰鑄鐵中的片狀石墨起到了隔熱的作用，使得灰鑄鐵的導熱性很差，熱處理只能改變灰鑄鐵表面層的基體組織，不能改變灰鑄鐵件的內部基體組織，以及石墨的形態與分布。因此灰鑄鐵熱處理主要是為了減少鑄件的內應力，提高表面的硬度和耐磨性。灰鑄鐵常用的熱處理方法有下面幾種：

1．去應力退火

一些形狀復雜和要求尺寸穩定性高的零件，如機床床身、柴油機缸體等，為減少變形和防止開裂，保證尺寸穩定，必須進行消除內應力的退火，又稱人工時效。

去應力退火的工藝是：將鑄件加熱到500~600℃，保溫一段時間，然后隨爐冷卻至150~200℃后出爐。對于大型灰鑄鐵件也可采用自然時效的方法來消除內應力，即將鑄鐵件在自然環境中放置很長一段時間，使鑄件中的內應力釋放。

2．改善切削加工性的退火

鑄件的表面及薄壁處，由于冷卻速度較快，所以容易出現白口組織，使鑄件的硬度和脆性增加，不易進行切削加工。為此必須將鑄件加熱到共析溫度以上，即850～950℃，保溫2～5h，然后隨爐冷至400~500℃，再出爐空冷，以消除白口組織，改善鑄件的切削加工性。

3．表面淬火

表面淬火的目的是提高灰鑄鐵件表面的硬度和耐磨性。常用表面淬火的方法有感應加熱淬火和電接觸加熱淬火。