鑄鐵材料在冷卻凝固過程中，由于鑄件壁厚不均勻，各部位的冷卻速度不同，以不同的時間通過由塑性到彈性變形的溫度范圍，使鑄件各部分的收縮受到相互牽制。同時在冷卻過程中因發生石墨化和相變而引起體積變化，使鑄件內部產生鑄造內應力。這些應力殘留在鑄件中隨時間發生松弛和再分布，往往使鑄件產生變形，破壞模具的尺寸精度。因此對于鑄鐵材料要進行熱時效退火，以降低殘余應力。鑄鐵的時效溫度一般選擇在550~700℃。溫度過低，時效不徹底；溫度過高，則模具的硬度下降較大。選擇時效溫度時，必須考慮鑄鐵的化學成分，主要是根據硅含量和合金元素含量而定。加熱溫度過高，可能發生部 部分滲碳體的分解，降低其強度和硬度。
普通的灰鑄鐵和球墨鑄鐵一般加熱到550~600℃，在含硅與含碳低，特別是在含有合金元素的高質量鑄鐵中，這個溫度在650℃以上。加熱升溫速度一般選在60~120℃/h，升溫過快，可能引起模具開裂。保溫時間一般在2~8h，使殘余應力得到充分松弛。由于鑄鐵內部的殘余應力主要是在鑄鐵的彈塑性溫度區間(350~450℃)由不均勻冷卻所造成的，鑄鐵模具時效后的冷卻必須緩慢進行，冷卻速度一般為30~60℃/h。
含有稀土元素的鑄鐵玻璃模具材料，其熱處理工藝如下：760~780℃加熱、保溫8h，進行時效退火處理，加熱速度為120℃/h，冷卻速度為50℃/h，冷卻至250℃后進行空冷。
球墨鑄鐵模具材料也可以進行正火處理，以提高其強度、硬度和耐磨性。其熱處理規范為750~800℃加熱、保溫40~60min后空冷。正火后的模具需要進行回火處理以消除內應力。回火的規范為550~600℃、保溫2~4h后空冷。