灰口铸铁中存在着大量的片状石墨，故机械性能很差，而热处理只能改变铸铁的基体组织，不能改变片状石墨的有害作用。这就是说，通过热处理来提高灰口铸铁的机械性能的效果不大。因此，生产中对灰口铸铁进行热处理的种类并不多，较常用的仅有以下几种。
一． 消除内应力退火
当铸件形状复杂，厚薄不均时，由于浇注后冷却过程中各部位的冷却速度不同，往往在铸件内部产生很大的应力。它不仅削弱了铸件的强度，而且在随后的切削加工之后，由于应力的重新分布而引起变形，甚至开裂。因此，对精度要求较高或大型、复杂的铸件（如机床床身、机架等）在切削加工之前，都要进行一次消除内应力的退火，有时甚至在粗加工之后还要进行一次。
消除内应力退火通常是将铸件缓慢加热到500-560℃，保温一段时间（每10毫米截面保温一小时），然后以极缓慢的速度随炉冷至150-200℃后出炉。此时，铸件的内应力基本上被消除。
应当指出，若退火温度超过560℃或保温时间过长，会引起石墨化，使铸件的强度与硬度降低，是不适宜的。
二． 消除部分白口的软化退火
铸件冷凝时，在表面或某些薄壁处，由于冷却速度较快，很容易出现白口组织，使铸件的硬度和脆性增加，造成切削加工的困难和使用时易剥落。此时就必须将铸件加热到共析温度以上，进行消除白口的软化退火。
消除白口的软化退火，一般是把铸件加热到850-950℃，保温1-3小时，使共晶渗碳体发生分解，即进行第一阶段石墨化，然后又在随炉缓慢冷却过程中使二次渗碳体及共析渗碳体发生分解，即进行中间和第二阶段石墨化，待随炉缓冷到500-400℃时，再出炉空冷，这样就可获得铁素体或铁素体 珠光体基体的灰口铸铁，从而降低了铸件的硬度，改善了切削加工性。若采用较快的冷却速度，使铸件不发生第二阶段石墨化，则最终就获得珠光体基体的灰口铸铁，增加了铸件的强度和耐磨性。
三． 表面淬火
表面淬火的目的是提高灰口铸铁件的表面硬度和耐磨性。表面淬火的方法有高频感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火及接触电热表面淬火等。
1． 感应加热表面淬火
原理：把工件放入由空心铜管绕成的感应器（线圈）中，感应器中通入一定频率的交流电以产生交变磁场，于是工件内就会产生频率相同、方向相反的感应电流。
分类：（按电流频率划分）
A． 高频感应加热：200-300KHz
B． 中频感应加热：500-10000Hz
C． 工频感应加热：50Hz
D． 超音频感应加热：20-40KHz
2．火焰加热表面淬火
它是以高温火焰为热源的一种表面淬火法。常用的火焰为乙炔-氧火焰（最高温度3200℃）或煤气-氧火焰（最高温度2000℃）。高温火焰将工件表面快速加热到淬火温度，再随即喷水快速冷却。
3． 电热表面淬火
原理：用一个电极与欲淬工件表面紧密接触，形成回路，通以低压（2-5V）大电流（400-750A）的交流电，以产生的电阻热将工件加热至淬火温度。
