球铁属于低合金工具铁， 价格低， 且淬透性、淬硬性、耐磨性和回火稳定性较好，常用作制造结构复杂的刃模具。球铁模具在使用时可能会承受各种复杂变化的应力，故要求具有较好的强韧性配合以提高其使用寿命。球铁经常规淬火低温回火热处理后硬度较高，但强韧性不足。对球铁进行淬火工艺改进研究，以使其具有较好的综合力学性能。

将球铁进行920 ℃×25 min 保温后空冷的正火处理以消除网状碳化物， 再进行1000℃×30 min高温固溶后油淬+680 ℃×2 h 保温后炉外空冷的预备热处理。然后对球铁分别进行常规热处理和等温淬火。球铁的常规热处理工艺为680℃×30min保温后油淬+180 ℃×2 h 保温后空冷的回火处理。由球铁的过冷奥氏体等温转变曲线可知，下贝氏体的转变温度范围为170~300 ℃，球铁等温淬火至少保温100 s 后才会发生组织转变。因此，确定等温淬火工艺方案为： 680 ℃×30 min 保温后，在170 ℃和220 ℃盐浴中分别进行3、6、9、12 和15 min的盐浴处理后水冷；然后进行180 ℃保温2 h后空冷的回火处理。

在两种等温淬火温度下铁的硬度均随保温时间的延长而降低。在170 ℃等温淬火时，保温3 min 后铁的硬度最大，为65.3 HRC；保温9 min 后硬度为63.6 HRC， 与常规热处理下球铁的硬度相近；保温15 min 后铁的硬度最低，为56.4HRC。同样，在220℃等温淬火时，保温3 min后的硬度达到最大值63.6 HRC， 保温15 min 后硬度达到最小值51.0 HRC。在相同的等温淬火时间下，170 ℃等温淬火后铁的硬度总是大于220 ℃时的硬度。造成这种现象的原因主要有三方面：首先，等温温度由170 ℃提高到220 ℃后，碳原子有更强的扩散能力，使未转变的奥氏体更加稳定，同时减少了下贝氏体铁素体中的含碳量，造成铁的硬度下降； 其次，220 ℃淬火温度下奥氏体的过冷度更小，新相与母相间的化学自由能差更小， 下贝氏体转变更加不完全，也会导致硬度下降；再者，在相同的等温淬火时间下，220 ℃铁的下贝氏体针状组织更加粗大， 单位面积中的颗粒状碳化物由于体积增大导致数量减少， 在一定程度上也导致了球铁硬度的降低。

球铁经680 ℃×30 min 淬火+170 ℃×9 min盐浴等温淬火处理后强韧性得到提升， 获得了优异的综合力学性能。淬火处理后铁的硬度为63.6 HRC，与常规热处理的相当；经180 ℃×2 h 回火处理后冲击韧度为15.4 J·cm-2， 与常规热处理相比提高了49.5%。