所謂淬火是將材料自奧氏體區域的溫度非常快的速率將溫度降低以防止珠光體或索氏體的形成，自奧氏體區冷卻到Ms溫度由於時間太短碳元素不會發生擴散，基本直接轉變為馬氏體，此組織非常堅硬但也相當脆，可以回火方式令其變軟，以提高韌性，因此經過不同溫度回后，可以獲得不同硬度、強度及韌性的組合。而有所謂的恆溫淬火或熱溶淬火，即在鹽浴和金屬浴內進行淬火，造成中間相或變韌鐵的組織，在鑄鐵中常進行淬火和回火處理的是球狀石墨鑄鐵，對灰鑄鐵而言，較無特殊意義，most多在要提高灰鑄鐵的磨耗強度時才會考慮進行淬火處理，事實上此結果可藉表面處理達成。對球狀石墨鑄鐵而言，經過淬火回火的處理后，可以獲得與鑄造或正常化處理相同的強度，但具有更高的屈服強度，結果獲得較大彈性，特別是的得到較高韌性，因為經淬火、回火后，基地上含有較高碳，同時在這種情況下要比含有貝氏組織時容易進行表面硬化處理。
若在空氣中冷卻，非合金性及低合金性鑄鐵之硬化能力不夠高，因此必須在某些液體中進行淬火，為了避免淬火時發生熱裂，使用的淬火液most好是油或某種懸浮液而應避免使用水，淬火時鑄件內部會形成溫度梯度，同時由于時間的差異，隨著馬氏體的形成所引起的體積變化率亦不相同，同時鑄件內部的內應力隨之增加，很容易形成熱裂或者在鑄件內形成很高的內應力，在這種情形下，應將油浴的溫度提高至50~100℃之間，藉此可以避免應力的形成，對於壁厚差較大的鑄件而言，特別要小心地將較厚的部分，首先伸向淬火液，如此可減少較薄部分所受的熱應力，同時油液內的油，必須加以攪拌，或令其流動，或將鑄件在淬火液內不停的晃動。
鑄鐵的淬火溫度應在820~920℃之間，一般工廠most常使用的溫度是在850~900℃之間。當淬火溫度太低時，會造成含碳量較低之奧氏體，經過淬火后較軟，同時所形成馬氏體的強度亦較低，相反如果淬火溫度太高，奧氏體內含碳量過高，淬火時發生熱裂的危險性增高，形成殘留奧氏體的機會亦變大。
淬火后之鑄鐵實際上脆性甚高，同時含過高之內應力，為了改進其硬性及韌性必須在經過回火處理，其處理程序與鋼相似，加熱速率應低於100℃/小時，回火溫地應在450~600℃之間，回火時間大約是4小時，回火時間太長或溫度過高，會是強度及硬度下降很多，但可提高彈性，在較低之溫度經較長的時間進行回火，可造成相當均勻之回火效果，同時整個鑄件之特性分布亦甚均勻，為了防止內應力的再發生，尤其對於復雜的鑄件，回火后應緩慢冷卻至200℃以下。
