灰铸铁的普通淬火目的是是改变基体组织，获得马氏体组织，提高铸件的硬度和耐磨性。等温淬火目的是提高铸件的综合力学性能，同时减少了淬火变形。表面淬火目的是提高硬度和耐磨性。
一、普通淬火
灰铸铁淬火温度为Ac1上限+30~50℃，一般取850~900℃。淬火温度越高，淬火后的硬度越高。但过高的淬火温度，增加了铸件变形和开裂的倾向，同时会产生较多的残留奥氏体，使硬度下降。对于形状复杂或大型铸件应缓慢加热，以免造成开裂，必要时可在550℃进行预热。淬火冷却通常采用油冷。
二、等温淬火
采用等温淬火的目的是改变基体组织，获得下贝氏体和少量残留奥氏体及马氏体组织，提高铸件的综合力学性能，同时减少了淬火变形。等温淬火的加热温度和保温时间与普通淬火工艺相同。等温淬火适用于凸轮、齿轮、缸套等工件。
三、表面淬火
机床导轨等铸件要求表面具有较高的硬度和耐磨性，大多数都需要进行表面淬火。通常采用的方法有火焰淬火、高频或中频感应淬火和接触电阻加热淬火。火焰淬火和感应淬火可使工件表面在很短的时间内达到很高的温度(900~1000℃)，然后喷水冷却，加热和冷却连续进行；而接触电阻加热淬火是靠电流通过电极和工件表面之间的接触电阻，将工件表面加热到淬火温度，在电极离开后靠工件自身冷却而淬火。表面淬火的淬硬层组织为马氏体加石墨，表面硬度可达55 HRC左右。
为保证淬火的正常进行和淬火的质量，需要表面淬火的铸件，其原始组织中的珠光体应在65%（体积分数）以上，且石墨细小、分布均匀，才能取得良好的效果。如果原始组织中珠光体量太少，铁素体量过多，在快速加热条件下，奥氏体溶入的碳太少，淬火硬度就低。特别是大块铁素体的存在，不但使硬度降低，还会使淬硬层出现软点，使淬火质量大大降低。细小的石墨片在加热时容易溶于奥氏体中，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进行正火处理，以保证基体组织中有足够的珠光体量，得到良好的表面淬火效果。