灰鑄鐵與球狀石墨鑄鐵軟化退火，事實上是一種針對碳化物分解的熱處理，對非合金性及低合金鑄鐵而言，鐵碳所形成的碳化物并非是一種穩(wěn)定相，在高溫中經(jīng)過一段足夠長的時間，碳化物分解成為石墨、肥力鐵或沃斯田鐵，此類分解過程就是一般所謂的軟化熱處理，同時也是製造展性鑄鐵的主要程序，灰鑄鐵裡的碳化物主要分兩類，第一類是在凝固過程中形成的共晶碳化物(Eutectic Carbide)，一般稱之為自由碳化物(Free Carbide)。軟化處理主要分成兩個步驟，及第一段石墨化及第二段石墨化，共晶碳化物之分解為第一段石墨化，波來鐵分解為肥力鐵與石墨之步驟為第二段石墨化。圖2-2所示為軟化處理時間-溫度曲線，如果波來鐵分解時予以非常緩慢的冷卻，則同時可達到弛力退火的效果。
第一段石墨化處理的目的在於消除共晶雪明碳鐵，因此當(dāng)灰鑄鐵或者球狀石墨鑄鐵，再凝固過程中，石墨形成不完全，大部分都會形成共晶雪明碳鐵，在鑄件的角落和銳邊處，由於冷卻速率較快，或以金屬模鑄造時激冷效果均會產(chǎn)生共晶雪明碳鐵，另當(dāng)硅的含量不夠，或接種的處理不良都會產(chǎn)生硬點，或形成碳化物，如果鑄鐵內(nèi)具碳化物的穩(wěn)定元素，儒Cr、V或太高之錳含量時，也會形成相同的結(jié)果，如果是由於成分的配合不恰當(dāng)，晶界形成共晶碳化物，則鑄件的肉原對碳化物之形成不會產(chǎn)生之影響，此類碳化物在某一個溫度范圍內(nèi)相當(dāng)?shù)牟环�(wěn)定，其分解速度隨著溫度的降低而急速的減小，且隨著溫度的升高而急速的增加。第一段石墨化的溫度不宜太低，其溫度范圍大約在850℃至950℃之間，對球狀石墨鑄鐵而言，由於需要較高的韌性，因此溫度不宜超過920℃，以免發(fā)生沃斯田鐵初晶，退火的時間必須加長，退火時間的長短不僅由退火溫度來決定，同時需考慮鑄鐵的種類成分，甚至要考慮碳化物的種類，一般而言退火時間可由2~15小時，為了避免脫碳，同時考慮經(jīng)濟上的效益，退火時間應(yīng)儘可能地縮短，石墨化元素如硅及微量的銅可加速雪明碳鐵的分解，而碳化物的穩(wěn)定元素，如鉻、鋁、銅，在正常情況下會嚴重地延遲石墨化的時間。
第二段石墨化處理的目的是消除或減少波來鐵，其主要作用在於分解波來鐵，或者經(jīng)過第一段石墨化處理后，在冷卻過程中，防止波來鐵的再形成，第二段石墨化處理可見圖2-1中，應(yīng)與第一段石墨化裡共同進行，假如無共晶碳化物存在，也可單獨進行，主要的執(zhí)行步驟，是在變態(tài)溫度以下非常緩慢的冷卻，或者在變態(tài)溫度以下保持一段時間，對球狀石墨鑄鐵而言，肥粒鐵化后的組織對性質(zhì)有非常大的影響，對灰鑄鐵而言，肥粒鐵系的組織單使材料變軟而已，雪明碳鐵的分解速率隨著溫度之增加而增加，此現(xiàn)象與第一段石墨化處理結(jié)果相似。溫度超過變態(tài)溫度范圍，則有部分的組織發(fā)生沃斯田鐵化，冷卻時，可在次形成波來鐵，當(dāng)溫度超過600℃時，波來鐵分解非常迅速。直到其完全分解為止，退火時間需要8至12小時，當(dāng)溫度超過某一臨界點時，此肥粒鐵的生長速率會得到相反的效果，可見要完全成肥粒鐵化所需要的退火時間在4~24小時之間，溫度則在680~740℃之間。
