火焰加熱表面淬火就是將溫度很高的火焰噴射到工件表面，使其較快地加熱到鋼的臨界點以上，隨后用水和其他介質冷卻的表面淬火工藝。火焰淬火與感應加熱表面淬火方法相比，具有設備簡單，操作靈活，工件畸變小，表面清潔，一般無氧化、脫碳現象等優點。火焰表面淬火是只對模具刃口等工作部分進行局部淬火硬化的方法，模具的其他部分仍可保持高韌性，因而經火焰表面淬火的模具韌性高；火焰表面淬火往往是模具制造的最后工序，凸模、凹模等零件裝配時其材料處于可加工狀態，全部加工、裝配完成后再進行火焰表面淬火，可減少加工工序，提高生產效率；采用火焰表面淬火工藝不受地點、設備、時間限制，尤其是搬運不方便的大型模具更為有效。采用火焰表面淬火熱處理費用可降低60%以上，節省電能80%左右；模具在使用中出現局部崩刃，可以補焊修復，有利于復雜模具制造及維修、更換。
火焰淬火是通過控制燃燒火焰還原區與工件的相對位置及相對運動來控制工件的表面溫度、加熱層深度及加熱速度的。通常火焰加熱淬火溫度比爐中加熱的普通淬火溫度提高20～300℃；一般認為火焰還原區頂端距工件表面2～3mm為好；噴嘴的移動速度在50～150mm/min之間選擇。但由于加熱溫度和層深不易控制，需要操作者肋交高的技術水平，勞動條件比較差。火焰加熱常用的熱源是一氧乙炔焰，燃料是乙炔，助烯劑是氧氣。也可以用其他燃料，如天然氣、工業煤氣、液化石油氣或液體燃料，如煤油等。有時也用空氣作為助燃劑。氧乙炔焰溫度可達3100℃，液化石油氣一空氣焰可達2000℃。如氧乙炔又分中性焰、碳化焰和氧化焰，而燃燒的火焰又分焰心、還原區和全燃區三層。火焰淬火時選擇氧化（體積混合比為1.5）是最有效的，此時火焰強度大，溫度高，穩定性好，呈藍色中性火焰。
對于模具中不重要的零件或要求不高的模具，可以選用45、55、40Cr、40CrV、42CrMo、42SiMn、50Mn、5CrMnMo等。這些鋼材對于制造耐磨性要求較高的零件，表面硬度可達到55～63HRC；對于耐磨性要求一般，而強度和韌性要求較好的零件，表面硬度可達到45～48HRC。
制造模具刃口等要求高硬度、高耐磨性及較好韌性的零件，經常選用碳素工具鋼及合金工具鋼，碳素工具鋼T10A及低合金工具鋼9Mn2V、CrWMn等。由于鋼材的淬透性較差，火焰表面淬火必須采用一定的冷卻介質方能淬硬，并且容易出現硬度不均，顯微裂紋及尺寸變形大等缺陷。
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