熱作模具鋼，要進行反復鍛造，其目的是使碳化物均勻分布。鍛造后要退火，其目的是消除鍛造應力、細化組織、降低硬度，以便于切削加工。熱作模具鋼的最終熱處理一般為淬火及高溫（或中溫）回火，以獲得均勻的回火索氏體（或回火托氏體）組織，硬度為40HRC左右，具有一定的強度和較高的韌性。

一般冷作模具鋼在鍛造之后需進行球化退火，目的是消除鍛造應力，降低硬度，改善可加工性，細化晶粒，為淬火做好組織準備。冷作模具鋼的最終熱處理為淬火和低溫回火，最終熱處理后的組織為回火馬氏體、未溶碳化物和少量殘留奧氏體。與碳素工具鋼相比，由于合金元素的加入，淬透性提高，因此可采用油淬，淬火后的硬度與碳素工具鋼處在同一范圍，但淬火變形、淬火開裂傾向較小。

高碳高鉻型冷作模具鋼屬于萊氏體鋼，鑄態組織中存在魚骨狀共晶碳化物，其鍛造和熱處理與高速工具鋼相似。為了使模具達到所要求的使用性能和使用壽命，對這類鋼在鍛造和熱處理之后的共晶碳化物分布、顆粒大小以及馬氏體針的長短都作了相應的規定，其要求更為嚴格。