灰铸铁件的热处理不能改变石墨的形状和消除片状石墨的有害作用，只用于消除铸件的铸造应力，稳定尺寸；消除白口组织，降低硬度以改其加工性能，增加表面硬度和耐磨度。
1、时效处理
形状复杂的铸件，由于各部位壁厚不均匀而在铸造过程中产生内应力，使铸件产生变形成开裂。时效处理的目的就是消除这种铸造应力。时效处理分自然时效和人工时效两种。自然时效就是将铸件露天放置几个月，半年甚至更长时间，让铸件自然、缓慢地发生变形，从而逐渐消除铸造应力。但这种方法生产周期长，铸造应力消除不彻底，生产中已较少采用。
人工时效也就是低温退火，是将铸件以较缓慢的升温速度（60-100℃/h）加热到520-550℃，保温一段时间，然后随炉以缓慢的速度（20-30℃/h）冷却至150-200℃后，出炉空冷，见图1-3-63。此时，铸造应力基本上消除。若加热温度过高（超过560℃）或保温时间过长，反而会使珠光体分解，从而导致铸件强度和硬度降低。

2、石墨化退火
铸件冷却凝固时，在表面或某些较薄截面处，由于拎却速度较快，易出现白口组织，使铸件的硬度和脆性增加，不易切削加工。此时可采用石墨化退火的热处理工艺来消除白口组织。其处理工艺为：将铸件加热到 900-5960℃，保温1-4h，然后随炉冷却，见图1-3-64。

应当指出，消除白口组织主要通过铸造工艺来解决。热处理只是一种辅助工艺，不是生产必须的工序。