高速工具鋼中含有大量的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素，當(dāng)加熱溶入奧氏體時(shí)，使碳在γ-Fe中的最大固溶度點(diǎn)E顯著左移，因此高速工具鋼鑄態(tài)組織中出現(xiàn)了萊氏體組織，屬萊氏體鋼。高速工具鋼的鑄態(tài)組織共晶碳化物呈魚骨狀分布。魚骨狀的共晶碳化物硬而脆，不能用熱處理方法去除，必須通過高溫軋制和鍛壓的方法將其粉碎并使其重新分布。不經(jīng)鍛壓的高速工具鋼，將使刃具的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、熱硬性下降，淬火時(shí)易變形和開裂，使用時(shí)容易崩刃和磨損。因此高速工具鋼在出廠時(shí)應(yīng)規(guī)定級(jí)別，檢驗(yàn)碳化物分布的不均勻度。
1)高速工具鋼的退火。由于高速工具鋼的奧氏體穩(wěn)定性很好，因此鍛造后空冷也會(huì)出現(xiàn)馬氏體組織，硬度較高。為消除鍛造應(yīng)力，降低硬度，改善可加工性，并為淬火做組織準(zhǔn)備，必須進(jìn)行球化退火。生產(chǎn)中常采用等溫球化退火（加熱至860~ 880℃保溫，快冷至720~ 750℃等溫，500℃以下出爐空冷），退火后的組織為索氏體及粒狀碳化物，硬度為207~255HBW。
2)高速工具鋼的淬火及回火。高速工具鋼的熱硬性通過正確的淬火和回火處理后才能夠顯現(xiàn)出來。高速工具鋼屬于高合金工具鋼，組織中的各種碳化物，其分解溫度和溶入奧氏體的溫度都很高，所以高速工具鋼的淬火加熱溫度較高，一般為1200~1300℃。由于高速工具鋼的塑性及導(dǎo)熱性差，若從室溫直接加熱到淬火溫度，會(huì)引起較大的熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致變形和開裂，因此必須在800~850℃進(jìn)行預(yù)熱，然后再加熱到淬火溫度。
兩次預(yù)熱。為防止刃具表面氧化、脫碳，通常采用鹽浴爐加熱，淬火冷卻一般采用油冷淬火或鹽浴爐分級(jí)淬火。高速工具鋼淬火后的正常組織為隱針狀的馬氏體、粒狀碳化物及20%～25%的殘留奧氏體。為了消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織，減少殘留奧氏體量，達(dá)到所要求的性能指標(biāo)，高速工具鋼淬火后必須及時(shí)進(jìn)行回火（一般進(jìn)行兩次）。隨回火溫度提高，開始時(shí)硬度是降低的，但回火溫度高于300℃后，隨回火溫度提高，鋼的硬度反而又提高了，這是由于在此溫度下，鎢、釩的碳化物(W2C、VC)開始從馬氏體中析出，形成第二相彌散強(qiáng)化的結(jié)果。另外，部分的碳及合金元素從殘留奧氏體中析出，使Ms點(diǎn)升高，則在回火的冷卻過程中殘留奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，也使硬度提高，由此造成鋼的二次硬化。在560℃左右回火后，硬度達(dá)到最高值，而當(dāng)回火溫度高于560℃后，由于碳化物的聚集長大，則回火溫度提高，硬度降低。
高速工具鋼淬火后殘留奧氏體量多。有時(shí)為了減少回火次數(shù)，也可在淬火后，立即進(jìn)行-60~80℃的冷處理，然后再進(jìn)行一次560℃回火。高速工具鋼淬火、回火后的組織應(yīng)為細(xì)的回火馬氏體、粒狀碳化物和少量的殘留奧氏體，硬度為63~67HRC。
為了進(jìn)一步提高高速工具鋼的切削性能和使用壽命，可在淬火、回火后進(jìn)行某些化學(xué)熱處理，如氮碳共滲、硫氮共滲、蒸汽處理，表面氣相沉積等處理，以提高刃具的抗咬合性能、硬度和降低摩擦因數(shù)。
