按加热和冷却条件不同，铸钢件的主要热处理方式有:退火、正火、淬火、回火、固溶处理、沉淀硬化处理、消除应力处理及除氢处理。
退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到工艺预定的某一温度，经保温后缓慢冷却下来(一般为随炉冷却或埋入石灰中)，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。根据钢的成分和退火的目的、要求的不同，退火又可分为完全退火、等温退火、球化退火、再结晶退火、去应力退火等。 (1)完全退火
将铸钢件或毛坯加热到Ac3以上20~30℃，保温一段时间，使钢中组织完全转变成奥氏体后，缓慢冷却(一般为随炉冷却)到500~600℃以下出炉，在空气中冷却下来。所谓“完全”是指加热时获得完全的奥氏体组织。
完全退火的目的:改善热加工造成的粗大、不均匀的组织;中碳以上碳钢和合金钢降低硬度从而改善其切削加工性能(一般情况下，工件硬度在170~230HBW之间时易于切削加工，高于或低于这个硬度范围时，都会使切削困难);消除铸件、锻件及焊接件的内应力。
适用范围:完全退火主要适用于碳的质量分数为0.25%~0.77%的亚共析成分的碳钢、合金钢和工程铸件、锻件和热轧型材。过共析钢不宜采用完全退火，因为过共析钢加热至Acm以上缓慢冷却时，二次渗碳体会以网状沿奥氏体晶界析出，使钢的强度、塑性和冲击韧性显著下降。
(2)等温退火
将钢件或毛坯加热至Ac3(或Ac1)以上20~30℃，保温一定时间后，较快地冷却至过冷奥氏体等温转变曲线“鼻尖”温度附近并保温(珠光体转变区)，使奥氏体转变为珠光体后，再缓慢冷却下来，这种热处理方式为等温退火。
等温退火的目的与完全退火相同，但是等温退火时的转变容易控制，能获得均匀的预期组织，对于大型制件及合金钢制件较适宜，可大大缩短退火周期。
(3)球化退火
球化退火是将铸钢件或毛坯加热到略高于Ac的温度，经长时间保温，使钢中二次渗碳体自发转变为颗粒状(或称球状)渗碳体，然后以缓慢的速度冷却到室温的工艺方法。
球化退火的目的:降低硬度，均匀组织，改善切削加工性能，为淬火作准备。
球化退火的适用范围:球化退火主要适用于碳素工具钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢和合金工具钢等共析钢和过共析钢(碳的质量分数大于0.77%)。
(4)扩散退火
为减少钢锭、铸件的化学成分和组织的不均匀性，将其加热到略低于固相线温度(钢的熔点以下100~200℃)，长时间保温并缓冷，使钢锭等化学成分和组织均匀化。由于扩散退火加热温度高，因此退火后晶粒粗大，可用完全退火或正火细化晶粒。
(5)去应力退火、再结晶退火
去应力退火又称低温退火。它是将钢加热到400~500℃(Ac温度以下)，保温一段时间，然后缓慢冷却到室温的工艺方法。其目的是为了消除铸件、锻件和焊接件以及冷变形等加工中所造成的内应力。因去应力退火温度低、不改变工件原来的组织，故应用广泛。再结晶退火主要用于消除冷变形加工(如无冷轧、冷拉、冷冲)产生的畸变组织，消除加工硬化而进行的低温退火。加热温度为再结晶温度(使变形晶粒再次结晶为无变形晶粒的温度)以上150~250℃。再结晶退火可使冷变形后被拉长的晶粒重新形核长大为均匀的等轴晶，从而消除加工硬化效果。