球墨鑄鐵可用退火、正火、調質及等溫淬火等熱處理方法，提高其力學性能。
　　1、退火
　　（1）去應力退火。對于不再進行其他熱處理的球墨鑄鐵，因其鑄造應力較大，常需進行去應力退火，加熱到500～600℃，保溫2～8h，然后爐冷，退火后組織不變。
　　（2）低溫退火。當鑄態組織中有鐵素體、珠光體和石墨時，為了獲得較高的塑性和韌度，可采用低溫退火使珠光體分解，加熱到720～760℃，保溫3～6h，使鑄件發生第二階段石墨化，然后爐冷至600℃左右再出爐空冷。最終組織為塑性和韌性較高的鐵素體基體上分布著球狀石墨。
　　（3）高溫退火。當鑄態組織中不僅有珠光體，而且還有自由滲碳體時，為了使自由滲碳體分解，獲得鐵素體基體的球墨鑄鐵，則應進行高溫退火，熱到900～950℃，保溫2～5h，爐冷至600℃再出爐空冷。最終組織為鐵素體基體上分布著球狀石墨。
　　2、正火
　　（1)低溫正火。將鑄件加熱到共析溫度以上，一般為840～880℃，保溫1～4h后取出空冷。正火后的基體組織為珠光體和鐵素體，強度比高溫正火略低，但塑性和韌度較高。
　　（2）高溫正火。將鑄件加熱到共析溫度以上50～70℃，當含硅量為2％～3％時，一般加熱到880～920℃，保溫1～3h，使組織全部奧氏體化，然后出爐空冷，得到細珠光體+石墨的組織。
　　3、調質
　　調質的目的是為了獲得較高的綜合力學性能。如球墨鑄鐵連桿、曲軸可進行調質處理。球墨鑄鐵的調質工藝為；加達到850～900℃，使基體完全奧氏體化，再用油淬獲得馬氏體，然后經550～600℃回火2～4h，最終組織為回火索氏體+球狀石墨。
　　4、等溫淬火
　　對一些綜合力學性能要求較高，且外形復雜，熱處理易變形、開裂的零件，如齒輪、凸輪軸等，可采用等溫淬火。等溫淬火后一般不再回火，得到的組織為貝氏體+球狀石墨，適用于截面尺寸不大的零件。一般球墨鑄鐵等溫淬火的工藝是，加熱到860～900℃，適當保溫后，在300℃左右的等溫鹽浴中冷卻并保溫30～90min，然后空冷。