冷作模具只有通过合适的热处理工艺才能达到使用性能要求。冷作模具常用的基本热处理工序包括正火、退火、调质、淬火、回火、渗碳、氮化等。

(1)正火消除或改善模具毛坯料的各种组织缺陷，获得最利于切削加工的组织与硬度，改善组织，细化晶粒，为后续热处理作好组织准备。

(2)退火冷作模具钢常用的退火工艺主要有以下三种：完全退火、球化退火、去应力退火。

(3)调质对于形状复杂、尺寸精度要求高的模具，以及模具表面需要进行强化处理（氮化）的模具，调质应安排在粗加工之后精加工之前，以减小模具淬火变形和降低精加工的表面粗糙度值。

(4)淬火使模具获得所需的使用性能。淬火是模具制造过程中很重要的一个工序。

(5)回火冷作模具淬火后都应尽快进行回火，以免在淬火应力的作用下造成开裂的危险。

(6)渗碳在模具制造中渗碳常用于导柱、导套等零件。

(7)氮化常用于工作载荷不大，但要求高耐磨、抗耐蚀的冷成形凹模、奥氏体不锈钢用拉伸模具等。

(8)冷处理适宜于精密、复杂的冷作模具或高合金钢制造的模具。冷处理后马氏体转变量增多，钢的硬度增加，但模具的尺寸也略有增大。