当球墨铸铁具有上述第三种和第四种类型的基体组织时，虽然它有较高的强度和合适的硬度，然而它的韧性比第一、二种类型的要差。为了提高韧性，需对这类球墨铸铁进行低温退火，即加热到650~750℃，并保温一段时间，使珠光体逐步分解，珠光体中的渗碳体逐步地分解为铁素体。铸铁冷却下来以后，基体就变为第一种类型的组织了，退火的加热温度、保温时间与冷却速度参考如下：

低温石墨化退火的加热速度与高温石墨化退火一样，而加热温度一般为650~750℃，保温时间为3~5h，然而它也和高温石墨化退火一样，即退火温度越高，需要的保温时间越短，渗碳体分解得越快；退火温度低，渗碳体就分解得慢，保温时间就长。一般说来，在650℃退火时，保温3~5h；750℃退火时，保温1~3h。铸件的厚度增加，保温时间也应当增加。

值得注意的是，锰是一种阻碍渗碳体分解的元素，所以锰含量比较高的铸件，保温时间要适当增加。例如。含锰量超过0.7%的铸件，保温时间应增加1~2h。低温退火后的冷却速度与高温石墨化退火一样。