球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強度。 球墨鑄鐵件的生產過程中，特別在熱處理過程中，為改善球墨鑄鐵件整體性能，一般應用有提高球墨鑄鐵韌性的退火，提高球墨鑄鐵強度的正火、淬火等方式。
1、球墨鑄鐵的淬火并回火處理
球墨鑄造件作為軸承需要更高的硬度，常將鑄鐵件淬火并低溫回火處理。工藝是：鑄件加熱到860-900℃的溫度，保溫讓原基體全部奧氏體化后再在油或熔鹽中冷卻實現淬火，后經250-350℃加熱保溫回火，原基體轉換為回火馬氏體及殘留奧氏體組織，原球狀石墨形態不變。處理后的鑄件具有高的硬度及一定韌性，保留了石墨的潤滑性能，耐磨性能更為改善。球墨鑄鐵件作為軸類件，如柴油機的曲軸、連桿，要求強度高同時韌性較好的綜合機械械性能，對鑄鐵件進行調質處理。工藝是：鑄鐵件加熱到860-900℃的溫度保溫讓基體奧氏體化，再在油或熔鹽中冷卻實現淬火，后經500-600℃的高溫回火，獲得回火索氏體組織(一般尚有少量粹塊狀的鐵素體)，原球狀石墨形態不變。處理后強度，韌性匹配良好，適應于軸類件的工作條件。
2、提高韌性的球墨鑄鐵退火
球墨鑄鐵在鑄造過程中此普通灰口鑄鐵的白口傾向大，內應力也較大，球墨鑄鐵件很難得到純粹的鐵素體或珠光體基體，為提高鑄鐵件的延性或韌性，常將鑄鐵件重新加熱到900-950℃并保溫足夠時間進行高溫退火，再爐冷到600℃出爐變冷。過程中基體中的滲碳體分解出石墨，自奧氏體中析出石墨，這些石墨集聚于原球狀石墨周圍，基體全轉換為鐵素體。
若鑄態組織由(鐵素體＋珠光體)基體，以及球狀石墨組成，為提高韌性，只需將珠光體中滲碳體分解轉換為鐵素體及球狀石墨，為此將鑄鐵件重新加熱到700-760℃的共析溫度上下經保溫后爐冷至600℃出爐變冷。
3、提高球墨鑄鐵強度的正火
球墨鑄鐵正火的目的是將基體組織轉換為細的珠光體組織。工藝過程是將基體為鐵素體及珠光體的球墨鑄鐵件重新加熱到850-900℃溫度，原鐵素體及珠光體轉換為奧氏體，并有部分球狀石墨溶解于奧氏體，經保溫后空冷奧氏體轉變為細珠光體，因此球墨鑄件的強度提高。
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