球墨鑄鐵和其他材料鑄件一樣，在成形過程中，因鑄件不同部位冷速差異以及相變體積變化等原因使鑄件內部產生應力。此外，采用拋丸方法清理鑄件，以及鑄件機械加工時馬具的切削力和零件加緊力也會使鑄件產生附加內應力。球墨鑄鐵件在生產過程中產生內應力是不可避免的。鑄件的內應力在無約束的環境中會逐漸釋放。釋放時會使鑄件尺寸和形狀發生變化。而在有約束條件下（例如用螺絲釘或其他方式把鑄件固定），將會在鑄件內產生新的內應力導致球墨鑄鐵件內應力水平提高，甚至使鑄件受到損傷。鑄件使用前進行消減內應力處理，可顯著降低殘余內應力水平。

消減鑄件內應力可以采用時效處理。按照處理方式不同，有自然時效處理、震動時效處理或消減內應力退火處理。自然時效處理需把鑄件露天放置，歷經寒暑，使鑄件內應緩慢釋放。這種處理方法耗時較長，但是內應力消減比較徹底。機床導軌一類加工后需要長期保持精密尺寸的鑄件常采用這種時效處理方法。

震動時效是一種機械式消減內應方法。處理時把激振塊固定于鑄件，調整振動源使激振塊產生與鑄件頻率相同的震動頻率，從而產生共振。鑄件金屬晶格不斷吸收振動能量，并通過矯正晶格畸變等方式使鑄件內應力釋放出來。振動時效處理所需的時間遠少于自然時效處理，一般只需要幾十分鐘。能耗較少，應力消減迅速。

當前許多工廠采用熱處理消減球墨鑄鐵件內應力。處理規范如下：鑄件裝入溫度不超過200攝氏度的熱處理爐后，以100攝氏度每小時速度加熱到560—580攝氏度，開始進行保溫。保溫過程促使鑄件由彈性狀態改變為塑性狀態。使鑄件內部應力自由釋放，達到消減內應力目的。合理的保溫時間需視鑄件厚度及復雜程度而定，一般為3—6小時。圖8—3顯示加熱溫度和保溫時間對消減殘余內應力效果的影響。600攝氏度保溫雖可消除85%--90%殘余內應力，但會使部分共析滲碳體分解或球化。非合金球墨鑄鐵加熱溫度不宜超過580攝氏度。在相同處理溫度下，增加保溫時間，能夠提高鑄件應力消除率。

球墨鑄鐵添加合金元素后會提高彈性-塑性轉變溫度。因此消除應力溫度可適當提高到580—600攝氏度。加熱溫度是有限度的，這個限度就是在處理過程中不發生固態相變。

保溫結束后，鑄件在爐內緩慢冷卻。緩慢冷卻的主要目的是避免冷卻過程中再產生新的、可能導致鑄件變形的二次內應力。通常需要以每小時75攝氏度速度冷卻到350攝氏度，再以每小時100攝氏度冷速冷卻到200攝氏度出爐。同樣加熱溫度下，原始內應力較高的鑄件發生塑性變形速度較快，因此單位時間消除應力的效果會好些。

對于需要機械加工、要求比較徹底消除應力的球墨鑄鐵件，可以進行兩次消減應力處理。機械加工前進行第一次處理，主要目的是消除鑄造產生的內應力。但是鑄件切削加工時，馬具對鑄件表面產生的壓應力前剪應力以及工夾具對鑄件產生的夾持力都會使鑄件產生新的內應力。為了盡量減少鑄件成品內存在的應力，可在粗加工后進行第二次消減內應處理。