退火是球墨铸铁管生产中的必不可少的环节，对球墨铸铁管的质量产生着重要的影响。
1.含0.6%Ni退火态球墨铸铁的组织和低温韧性
含0.6%Ni球墨铸铁铸态显微组织均为铁素体+石墨球+少量珠光体组成，没有自由渗碳体组织，采用低温退火处理可提高铁素体含量与合金元素的分布均匀性。而目前应用的低温退火处理工艺大多工艺复杂，周期长，生产率低，能源消耗大。我们在实验室用箱式电阻炉，通过对含0.6%Ni铸态球墨铸铁进行多次低温退火热处理工艺的试验发现，在随炉加热的过程中，当炉温达到600℃左右时，珠光体已经开始转变，随炉升温到760℃，零保温，随即分别以4.5、5.5及7.5℃/min的不同冷却速度降温到620℃后出炉，测定珠光体量，结果表明：按4.5、5.5℃/min冷速冷却时，珠光体全部消失，基体组织转变为铁素体+石墨球，而以7.5℃/min冷速速度下，有15%左右的剩余珠光体。为此，试验采用加热760℃，零保温，随即以5℃/min冷速降温到620℃后出炉空冷的低温退火处理工艺，对含0.6%Ni铸态球墨铸铁进行了低温退火处理。
2.含0.6%Ni退火态球铁组织和冲击断口形貌
下图所示是含0.6%Ni退火态球墨铸铁的显微组织，珠光体全部消失，得到了全铁素体基体组织，石墨球变得较为圆整，小石墨球略有长大，球径大小也更加均匀一致。
图中所示是含0.6%Ni退火态球墨铸铁-60℃下冲击断口的SEM照片。可见，冲击断口由大量河流花样组成，解理裂纹沿着一定的结晶面，穿过相邻的晶粒，断口有许多细小的韧窝,这表明断裂过程裂纹萌生和扩展阻力变大，裂纹扩展过程中存在着塑性撕裂行为，属于韧性断裂。
3.含0.6%Ni退火态球铁不同温度下的冲击功
含0.6%Ni退火态球墨铸铁不同温度下的冲击功测试结果下表所示。可见，随着试验温度的降低，球墨铸铁的冲击功均逐渐减小。
分析认为，冷却速度影响球墨铸铁的基体组织、石墨的大小和形状，因而影响其韧性。当冷却速度较低时，将使石墨和共晶团尺寸增大、球径加大、偏析严重，降低其韧性、塑性，特别是锰、磷等的偏析造成韧塑性降低；而当冷却速度过大时，过冷奥氏体向珠光体转变的过冷度愈大，珠光体与奥氏体之间的相变驱动力也随之增加，反而会抑制铁素体的析出，促进了珠光体的转变。而冷却速度为5℃/min时，能够促进珠光体发生分解转变为铁素体和石墨，从珠光体中析出的石墨也会产生固态扩散而沉积到原石墨球表面；另外，球墨铸铁组织中存在1.8%至2.0%的Si元素，能够促进铁素形成。而球墨铸铁退火处理时，碳原子能够充分扩散，碳原子会聚集在石墨球表面，使得小石墨球略有长大，石墨球也变得更圆整，球径大小也更加均匀一致，石墨数量增多。另外，退火处理还提高了合金元素在基体中的分布均匀性，基体的固溶强化作用增强，阻碍位错运动的作用亦增强，促使材料的强韧性提高。
冲击试验时，首先在石墨/基体界面发生剥离，接着石墨周围的铁素体发生局部的塑性变形，形成微裂纹，但由于铁素体具有优良的塑性和韧性，容易钝化而阻碍裂纹扩张。而球墨铸铁的塑性变形是通过晶体内位错运动和位错增殖来实现的，随着温度的降低，由于铁素体呈体心立方结构，从塑性到脆性具有明显的转变，而镍能够细化基体中的铁素体晶粒，增大球墨铸铁中原子的激活能和位错塞积前的弹性能，易使相邻晶粒位错运动而松驰。
因此，含0.6%Ni球墨铸铁采用加热760℃，零保温，随即以℃/min冷却速度降温到620℃后出炉空冷的低温退火处理工艺，可得到全铁素体基体组织，提高了合金元素在基体中的分布均匀性，冲击试样在-60℃下仍然属于韧性断裂，冲击功仍高达13.2J，能够满足球墨铸铁管、球墨铸铁管件需求。
