У практиці виробництва тільки сірі чавуни піддають термічній обробці. Найбільш поширеними видами термічної обробки чавунів є отжиг, гарт з подальшим відпуском і штучне старіння. Відпал виливків з сірого чавуну застосовують для усунення вибіленої «корочки», одержуваної на поверхні при заливці чавуну в металеві форми, зменшення твердості виливків і поліпшення їх оброблюваності. Відпал проводиться в камерних печах або печах з висувним подом при температурі 900-950 ° С. Час нагріву і витримки залежить від товщини виливків і ваги завантаженої партії, зазвичай воно дорівнює 2 5 год. Охолодження виливків до 200-250 ° С проводиться разом з піччю, потім на спокійному повітрі. При такому відпалі в вибілених ділянках виливків відбувається розпад цементиту:
Fe3 C → 3Fe + С (графіт).
В результаті такого розпаду білий чавун переходить в сірий, причому твердість чавуну знижується.
Закалкес наступним відпуском піддають деталі, виготовлені з сірого чавуну і працюють на стирання, наприклад, кільця, втулки, зірочки для комбайнів, напрямних станин металорізальних верстатів і т. Д. Загартування може бути об'ємною, коли нагрівається і охолоджується вся деталь, і поверхневої, коли деталь нагрівається ТВЧ або газовим полум'ям.
Нагрівання під загартування проводиться при температурі 820- 860 ° С, охолодження - в воді або маслі. Відпустка встановлюється в залежності від необхідної твердості. Наприклад, поршневі кільця компресорів, виготовлені з сірого чавуну СЧ 32-52, гартують при температурі 850-860 ° С, потім охолоджують у воді. Відпустка здійснюється при температурі 420-430 ° С протягом 1 години. Після такої термічної обробки твердість НВ 217- 241 або HRB 95-105. Для гарту і відпустки кілець застосовують спеціальні пристосування.
Для напрямних станин металорізальних верстатів використовують поверхневу загартування.
На московському верстатобудівному заводі «Червоний пролетар» напрямні станин токарно-гвинторізних верстатів, виготовлені з сірого чавуну СЧ 21-48, гартують струмами високої частоти на ламповому генераторі потужністю 100 квт. Загартування виробляють на спеціальній установці, що знаходиться в загальному потоці їх обробки. Два індуктора, що мають профіль направляючої станини, закріплені нерухомо. Станина рухається зі швидкістю 120 мм / хв. Охолоджують станини водою з спреера, який розташований за індукторами. Глибина загартованого шару 2,5-3,5 мм. Твердість HRC 52-54. Після гарту напрямні станин мають високу зносостійкість і забезпечують надійну роботу верстатів.
Іскусственноестареніе застосовують в даний час замість природного старіння для чавунних виливків деяких деталей металорізальних верстатів. Пояснюється це наступним. У виливках складної форми (корпусу токарних, фрезерних, свердлильних та інших верстатів), виготовлених із сірого чавуну, є значні внутрішні напруги. З плином часу ці напруги мимовільно знімаються. Раніше для зняття напружень виливки, наприклад, станин металорізальних верстатів, вилежується на заводському подвір'ї під дією кліматичних факторів протягом одного року, після чого їх направляли на механічну обробку. Таке вилежування виливків називається природним старінням. Природне старіння дуже подовжує виробничий цикл, тому воно було замінено штучним.