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铸铁的热处理后只能改变基体组织，不能改变石墨的形态，因而不可能明显提高灰铸铁件的力学性能。灰铸铁的热处理主要用于铸件内应力和白口组织，稳定尺寸，改善切削加工性能，提高表面硬度和耐磨性等。
内应力退火
用以铸件在凝固过程中因冷却不均匀而产生的铸造应力，防止铸件产生变形和裂纹。其工艺是将铸件加热到500～600℃，保温一段时间后随炉缓冷至150～200℃以下出炉空冷，有时把铸件在自然环境下放置很长一段时间，使铸件内应力得到松弛，这种方法叫“自然时效”，大型灰铸铁件可以采用此法来铸造应力。
石墨化退火
以白口组织，降低硬度，改善切削加工性能。方法是将铸件加热到850～900℃，保温2～5小时，然后随炉缓冷至400～500℃，再出炉空冷，使渗碳体在保温和缓冷过程中分解而形成石墨。
表面淬火
提高表面硬度和延长使用寿命。如对于机床导轨表面和内燃机汽缸套内壁等灰铸铁件的工作表面，需要有较高的硬度和耐磨损性能，可以采用表面淬火的方法。常用的方法有高（中）频感应加热表面淬火和接触电阻加热表面淬火。[1]
牌号应用
按GB/T 9439－1988规定，根据直径30mm单铸试棒的抗拉强度，将灰铸铁分为六个牌号。灰铸铁的牌号是由“HT”（“灰铁”两字汉语拼音字首）和最小抗拉强度σb值（用φ30mm试棒的搞拉强度）表示。例如牌号HT250表示φ30mm试棒的最小抗拉强度值为250MPa的灰铸铁。设计铸件时，应根据铸件受力处的主要壁厚或平均壁厚选择铸铁牌号。
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灰口铸铁件的优点：成本低，价格低廉，应用广泛，灰口铸铁件占铸铁件的总产量80%以上。灰口铸铁件有一定的强度，但塑性和韧性很低，这种性能特点与石墨本身的性能及其在铸铁件组织中的存在形态有关。有良好的减震性，用灰铸铁制作机器设备上的底座铸件或机架等零件时，能有效地吸收机器震动的能量；有良好的润滑性能；还有良好的导热性能，这是因石墨是热的良好导体；此外其熔炼也比较方便，并且还有良好的铸造性能。其流动性能良好，线收缩率和体收缩率较小，灰口铸铁件不易产生开裂，因此适宜于铸造结构复杂的铸件和薄壁铸件，如汽车的汽缸体、汽缸盖等。
灰口铸铁件的应用：灰口铸铁件的主要用来制造机床床身、机床底座、铸铁平台、铸铁工作台、齿轮箱、皮带轮、底座、缸体、盖、手轮等受力不大、耐磨的灰口铸铁件。
灰口铸铁件是铸铁第一阶段石墨化过程充分进行而得到的铸铁件，灰口铸铁件全部或大部分碳以片状石墨形态存在，断口呈灰暗色，因此得名，它包括一般灰口铸铁件(简称灰铸铁件)、孕育铸铁件、稀土灰口铸铁件等。灰口铸铁件其断口的外貌呈浅灰色，故称为灰口铸铁件（灰铁铸件）。
灰口铸铁件化学成分：C% =2.5－4.0 Si %=1.0－2.5 Mn%=0.5－1.4 微量S、P。
灰口铸铁件显微组织：片状石墨+基体组织（F、F+P、P)。
牌号：字母“HT”+数字（最小抗拉强度）
例：HT200 表示灰铁，抗拉强度为200MPa
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按照HT300的经验成分配料，铁水成分：C3.0-3.1%，Si1.7-1.8%，Mn0.95-1.05%，P0.05%，S0.04%，铸件本体解剖抗拉达300N/mm2，但是连续多批产品在内浇口附近发生缩陷和缩裂，无论对浇注系统如何调整，就是不见效果， 没有办法，只能提高碳当量降低强度，调整到C3.2-3.3%，Si1.8-2.0%时，缺陷消失，但产品经加工后试压，大部分产生膨胀渗漏，本体测试抗拉也不合格，造成主机厂批量退货。联想到以往有一批同类泵体，由于听了别人的建议，用硫铁增S，铁水含S在0.07%以上时，铸件大面积缩孔，积存大量废品，为了处理这批废品，根据稀土脱硫的原理，当加入此类废品时，在孕育过程中补加少量稀土镁硅铁（约0.2%），有效地降低了硫含量，解决了缩孔问题。针对当时KP泵存在的缩陷和缩裂，虽然原铁水含硫并不高，在孕育时同样试加了少量稀土镁硅铁（约0.2%），也取得了理想的结果，缩孔问题完全解决。分析其机理，铸铁产生缩陷，主要还是铁水中的气体（包括氧、氮、氢等）作怪，这些气体在凝固后期析出时，铁水无法补充，产生了缺陷，而稀土镁硅铁作为一种灰铁变质剂（也是一种孕育剂），却好是脱除气体的能手，铁水含气量大幅度减少，缺陷也就了。
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在电炉灰铁铁水中通过加入增S剂形成一定量的MnS，作为异质核心，提高孕育效果，这从理论来说是正确的，但是近年来大多数文献资料所说，电炉高牌号灰铁的含S量需控制在0.05-0.10%比较合适，然而许多工厂的实践证明，当含Mn量在1%左右时，若铸件成分分析含S量超过0.05%，铸件就开始产生缩孔缺陷，当含S量超过0.07%时就会发生批量缩孔，这种现象如何解释呢？
灰铸铁中的S有两种存在形式，一种是单质，另一种是化合状态的MnS，灰铁中起结晶核心作用的硫，主要是化合状态的MnS，我们现在的化验手段（无论是化学分析还是光谱分析），都只能分析出铸件和铁水中单质状态的S，而以化合状态（MnS）存在的S是化验不出来的。当单质S含量超过0.05%时，化合态的S含量就比较高了，此时的铁水中： MnO+FeS=MnS+FeO，FeO+C=Fe+CO,或2FeO+C=2Fe+CO2,这时铁水在凝固过程中就在析出CO或CO2的同时产生部分棕色的MnS粉沫，形成铁渣反应气缩孔。只要具备一定的条件，这种气缩孔，不仅在电炉铁水也在冲天炉铁水中发生。其实我们在电炉熔化过程中，已经增加了一部分硫，这些硫来自于：由回炉的浇注系统带来，浇注系统中的硫磷含量远高于铸件中的含量;生铁中的硫，一般生铁中的硫含量是不高的，而我们购买的普通生铁上面都携带不同程度的炉渣（拉圾），我们是不会化验的，但这些拉圾却含有较高的硫磷，会带入炉内;废钢和生铁等炉料的铁锈，氧化铁含量较高，进入铁水中会增加硫的吸收率。在这样的情况下，如果我们再补加硫化铁来增S,就过分了。实际生产高牌号灰铸铁件时，铁水中的单质S控制在0.03-0.05%之间为妥
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