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鑄態下的球墨鑄鐵基體組織一般為鐵素體與珠光體，采用熱處理方法來改變球墨鑄鐵基體組織，可有效地提高力學性能。常用的熱處理方法如下：
[退火]：球墨鑄鐵的退火分為去應力退火、低溫退火和高溫退火。去應力退火工藝與灰鑄鐵相同。低溫退火和高溫退火的目的是使組織中的滲碳體分解，獲得鐵素體球墨鑄鐵，提高塑性與韌性，改善切削加工性能。[正火]：球墨鑄鐵正火的目的是增加基體中珠光體的數量，或獲得全部珠光體的基體，起細化晶粒，提高鑄件的強度和耐磨性能的作用。正火分為低溫正火和高溫正火。
[調質處理]：將鑄件加熱到860～920℃，保溫2～4小時后油中淬火，然后在550～600℃回火2～4小時，得到回火索氏體加球狀石墨的組織，具有良好的綜合力學性能，用于受力復雜和綜合力學性能要求高的重要鑄件，如曲軸與連桿等。
[等溫淬火]：將球墨鑄鐵型材棒、件加熱到850～900℃，保溫后迅速放入250～350℃的鹽浴中等溫60～90分鐘，然后出爐空冷，獲得下貝氏體基體加球狀石墨的組織，使綜合力學性能良好，用于形狀復雜，熱處理易變形開裂，要求強度高、塑性和韌性好、截面尺寸不大的零件。
球墨鑄鐵型材和灰鑄鐵棒是指鐵液在凝固過程中碳以球型石墨析出的鑄鐵。與灰鑄鐵相比，其金相組織的不同主要是石墨形狀的變化，避免了球墨鑄鐵棒中尖銳石墨的存在，石墨對金屬基體的切口作用大幅度減少，基本解決了片狀石墨引起的應力集中現象。
說到灰鑄鐵，爐前檢查球鑄鐵是其生產過程中不可或缺的一環，直接關系到球墨鑄鐵零件的質量。而及時、準確判斷鐵液的球化情況，可以迅速采取措施控制球墨鑄鐵質量。
爐前誤判將會造成大量鑄件報廢，浪費造型工時，因此爐前的及時、準確判斷球化情況比爐后檢驗重要得多。
常見的有表面結皮及火苗判斷法。根據火苗數量、高度判斷球化情況及鎂殘余量，火苗越高、越有力，說明球化良好。從處理后的球墨鑄鐵鐵液表面看，形成氧化膜，并有銀白色滾動的亮點，即為球化良好；但氧化膜太厚，則表示鐵液溫度低。
其實，現在通過觀察試塊來判斷球化情況是普遍采用的一種方法。各廠所用試塊形狀很多、尺寸各異，多數工廠采用三角形試塊。
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