除了正确采购铁铸件的优选成分以~定组织外，热处理也是进一步调节和改善基体材料组织以提高铸铁性能的有效途径。铸铁的热处理与钢的热处理有相同之处，也有不同之处。铸铁的热处理一般不允许在初始组织中出现石墨的形态和扩散。对于灰口铸铁来说，由于大量的石墨和应力造成的效用是铸铁性能的主导作用，所以应用于灰口铸铁的热处理效果远没有钢和球墨铸铁那样明显。因此，优口铸铁的热处理工艺大多是退火、淬火等。对于球墨铸铁，由于石墨是球形的，解除了基体的隔离作用，根据热处理可以充分利用基体组织的效能，进而可以获得明显的球形力学性能。因此，球墨铸铁与钢一样，有退火、淬火、回火、多温淬火、感应加热淬火和表面化学热处理等热处理工艺。

由于铸件的厚度不均匀，在加热、冷却和相变过程中，会出现作用力和组织应力。此外，大型零件在铁铸件生产后其内部也容易产生残余应力，所有这些热应力。去应力退火通常加热温度为500～550℃，保温时间为2～8h，随后在炉内冷却（灰铁）或空冷（球墨铸铁）。采用这种工艺可使铸件的热应力达到90～95%，但铸铁的组织不会产生变化。如果温度超过550℃或保温时间过长，又会引起石墨化，使铸件的强度和硬度降低。