對于承受交變應力、對綜合力學性能要求較高的球墨鑄鐵件，如連桿、曲柄等可采用調質熱處理。淬火加熱溫度為880~920℃，保溫后一般采用油淬火得到細片馬氏體，再經550~600℃回火，其組織為回火索氏體加球狀石墨，調質熱處理后不僅強度高，抗拉強度可達800~ 1000MPa，而且塑性、韌性比正火狀態好，但僅適用于小型鑄件，尺寸過大時，內部淬不透，調質效果不好。

球墨鑄鐵淬火后硬度可達到58~60HRC，但脆性大，必須進行回火，球墨鑄鐵的回火也分為低溫回火(140~250℃)、中溫回火(350~500℃)和高溫回火(500~ 600℃)三種，在回火時組織的轉變與鋼相同，只是當回火溫度接近600℃或超過600℃后，珠光體開始分解，所以球墨鑄鐵的回火溫度一般不超過600℃。