各種傳統的表面強化和防護熱處理方法都在高速鋼工模具上得到應用。由于經濟效益顯著，人們在老式的氧化（發黑）、電鍍和滲氮等工藝的基礎上又開發了眾多的新型表面強化與防護方法。按處理過程的性質及表面變質層與基材結合的性質，這些方法可以分為滲入、涂鍍、形成化學轉化膜及表面淺層淬火硬化等4大類。
1）滲入法。異類元素原子通過介質傳輸至工件表面被吸收，因滲入元素在鐵基體中有一定的溶解度而在表面與內部建立了濃度梯度，形成擴散通道，由外向內逐漸被滲入元素所飽和，在飽和層與成分未變區之間有一個濃度連續變化的過渡層。這種表面變質層與基體的結合稱為“冶金結合”，是各種表面處理法中結合最牢固的，如滲氮和滲碳。
2）涂鍍法。用真空蒸鍍、離子鍍、噴涂等方法在表面涂上一層高性能物質層。現在使用最多的是硬度、耐磨性、減磨性及化學防護性皆屬上乘的TiN、TiC離子鍍膜和金剛石鍍膜法。與傳統的電鍍鍍層相似，采用物理方法在低于560℃的溫度下進行涂鍍的鍍層與基體的結合基本上皆屬于非冶金結合，如果工件表面鍍前不潔，或處于其他非活性狀態，或鍍層過厚時，皆易發生脫落。即使采用相應技術改善了表面狀態，其結合牢固程度也遠低于滲入法，因而一般只用極薄的鍍層。
3）開成化學轉化膜法。通過介質中某元素與鋼中某元素（通常是鐵）的化學作用形成覆蓋于表面的化合物層，并且介質中參與化合的元素在鐵中的溶解度極小，不可能在表面建立固溶的濃度梯度，因而變質層與基材在結構與成分上皆不存在明顯的過渡區，與基材的結合與屬非冶金結合。此法命名一般以“化”定義，如氧化、磷化等。
由于對過程機制的認識和分類、命名方面的一些歷史原因，滲入法和形成化學轉化膜法的命名在文南中有時會出現混亂，便如本應屬于形成化學轉化膜法的FeS層形成法卻廣泛地被稱為“滲硫”。
4）表面淺層淬火硬化法。這是針對近年激光淬火在高速鋼工具上的應用而分出的一個類別。深層的表面淬火（火焰、感應加熱）在高速鋼工具上應用極少。采用高能、微區光點在已完成淬回火硬化的工具上，選定部位掃描，可以獲得位置和二次淬火深度皆為可控的表面淺層淬火層。作為工具的最終處理，本技術可做到表面無氧化、刃磨后的工具的精度不因淺表層的二次淬火而發生變化，經回火后二次淬火層的硬度顯著高于基材。
商品刀具和本廠自用刀具對表面處理工序提出的要求有所不同，商品刀具很注意色澤的商品效果，尤其注意大批注、長期生產時色澤的均一性。另外，生產者也很關心商品抵抗大氣腐蝕的能力。從某種意義上講，此類廠商對色澤及保護作用方面的要求甚至超過對使用性能提高的興趣。自用工具則相反，自用工具側重于使用效果，即加工能力的提高和壽命的延長，而對色澤幾乎不提出要求。
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