等温淬火球墨铸铁具有高的拉伸强度，屈服强度，同时又具有良好的伸长率。这是由其特殊的显微组织决定的。从奥氏体的等温转变反应过程来讲，等温淬火球墨铸铁中的奥氏体有未反应的奥氏体，未充分反应的介稳定奥氏体和充分反应的稳定奥氏体。

    在等温转变过程中未参加反应的奥氏体，其特征是含碳量为奥氏体化时的含量，没有发生变化。未反应的奥氏体多存在于或接近于共晶晶粒边界区域。

    未充分反应的介稳定奥氏体其含碳量为1.2%-1.6%，这个含碳量的奥氏体在室温下是稳定的，但力学上仍不稳定。在受力时，仍会转变为马氏体。另外当温度降低至室温以下时，也会转变成马氏体。

    充分反应的奥氏体，其含碳量在1.8%-2.2%，甚至高达2.4%。这个含碳量的奥氏体室温下，在热力学上是稳定的。受力时不会转变成马氏体。

性能优越的等温淬火球墨铸铁主要取决于球墨铸铁本身的球化等级，球径大小，数量及奥氏体阶段均匀化程度，奥氏体的含碳量及等温淬火的温度、时间等关键参数。

    等温淬火球墨铸铁在受力发生塑性变形期间，等轴形的块状奥氏体会发生相变诱发的塑性变形（TRIP），能够吸收较多能量。另一方面奥氏体转变马氏体而得到显著强化，从而提高了加工硬化能力。

    普通光学显微镜下观察到的等温淬火球墨铸铁组织中的一束束针状铁素体不同于普通的铁素体。每一束针状铁素体其实由很多位向大体相同的薄铁素体片组成，每一薄铁素体片具有完全相同的晶体学位相，厚度0.2μm，长度约10μm。薄铁素体片之间或者由小角度晶界分开，或者由更小的条形奥氏体条隔开。这种条形奥氏体含有过饱和碳。对于等温温度较低的高强度等温淬火球墨铸铁，薄铁素体片之间还会析出极细小的碳化物颗粒。这种介稳定的碳化物，晶粒尺寸更小。

等温淬火球墨铸铁中的充分反应的奥氏体，含有过饱和间隙固溶的碳造成奥氏体晶格畸变，形成畸变力场。这种畸变场会与位错应力场交换作用阻碍位错运动，产生强化作用。尽管其它合金元素也可以通过置换固溶造成奥氏体晶格畸变来强化，但是效果明显不如过饱和间隙固溶的碳造成的强化效果好。事实上，合金元素对等温淬火球墨铸铁的力学性能影响不大。合金元素的主要作用是提高淬透性，保证厚大断面可以获得奥-铁体组织。

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