灰鑄鐵的普通淬火目的是是改變基體組織，獲得馬氏體組織，提高鑄件的硬度和耐磨性。等溫淬火目的是提高鑄件的綜合力學性能，同時減少了淬火變形。表面淬火目的是提高硬度和耐磨性。
一、普通淬火
灰鑄鐵淬火溫度為Ac1上限+30~50℃，一般取850~900℃。淬火溫度越高，淬火后的硬度越高。但過高的淬火溫度，增加了鑄件變形和開裂的傾向，同時會產生較多的殘留奧氏體，使硬度下降。對于形狀復雜或大型鑄件應緩慢加熱，以免造成開裂，必要時可在550℃進行預熱。淬火冷卻通常采用油冷。
二、等溫淬火
采用等溫淬火的目的是改變基體組織，獲得下貝氏體和少量殘留奧氏體及馬氏體組織，提高鑄件的綜合力學性能，同時減少了淬火變形。等溫淬火的加熱溫度和保溫時間與普通淬火工藝相同。等溫淬火適用于凸輪、齒輪、缸套等工件。
三、表面淬火
機床導軌等鑄件要求表面具有較高的硬度和耐磨性，大多數都需要進行表面淬火。通常采用的方法有火焰淬火、高頻或中頻感應淬火和接觸電阻加熱淬火。火焰淬火和感應淬火可使工件表面在很短的時間內達到很高的溫度(900~1000℃)，然后噴水冷卻，加熱和冷卻連續進行；而接觸電阻加熱淬火是靠電流通過電極和工件表面之間的接觸電阻，將工件表面加熱到淬火溫度，在電極離開后靠工件自身冷卻而淬火。表面淬火的淬硬層組織為馬氏體加石墨，表面硬度可達55 HRC左右。
為保證淬火的正常進行和淬火的質量，需要表面淬火的鑄件，其原始組織中的珠光體應在65%（體積分數）以上，且石墨細小、分布均勻，才能取得良好的效果。如果原始組織中珠光體量太少，鐵素體量過多，在快速加熱條件下，奧氏體溶入的碳太少，淬火硬度就低。特別是大塊鐵素體的存在，不但使硬度降低，還會使淬硬層出現軟點，使淬火質量大大降低。細小的石墨片在加熱時容易溶于奧氏體中，溶入的石墨越多，淬火后的硬度越高。因此，工件在表面淬火前需要進行正火處理，以保證基體組織中有足夠的珠光體量，得到良好的表面淬火效果。