高速工具钢的热处理比较复杂，必须经过退火、淬火、回火等一系列过程。

1. 退火
高速钢锻造后必须进行退火，目的在于消除应力，降低硬度，使显微组织均匀，便于淬火。具体工艺可采用等温退火，加热到860-880摄氏度保温，然后冷却到720-750摄氏度保温，炉冷至550摄氏度以下出炉。
硬度为207-225HBW，组织为索氏体+碳化物。

2.淬火
高速钢的淬火加热温度很高，一般在1220-1280摄氏度，目的是使更多的W、V融入奥氏体中。在1000摄氏度以上加热淬火，W、V在奥氏体中的溶解度急剧增加；
在1300摄氏度左右加热，各合金元素在奥氏体中的溶解度也大为增加。但时间稍长，会造成晶粒长大，甚至出现晶界融化，这也就是淬火温度和加热时间需要精确掌握的原因。
另外，高碳高合金元素的存在，高速钢的导热性很差，所以淬火加热时采用分级预热，一次预热温度600-650摄氏度，二次预热800-850摄氏度，这样的加热工艺可以避免由热力而造成的变形或开裂，工厂均采用盐炉加热。
淬火冷却采用油中分级淬火法。淬火后组织为马氏体+碳化物+残留奥氏体（25%-30%）

3. 回火 
为了消除淬火应力，减少残留奥氏体量，稳定组织，达到性能要求，高速钢淬火后要立即回火。高速钢的回火，一般进行三次，回火温度560摄氏度，每次1-1.5小时。



高速钢淬火组织中的碳化物在回火时不发生变化，只有马氏体和残留奥氏体发生引变引起性能的变化。
高速钢淬火后残留奥氏体量大约为30%，第一次回火只对淬火马氏体起回火作用，在回火冷却过程中，发生残留奥氏体的转变，同时产生新的内应力。
经过第二次回火，没有彻底转变的残留奥氏体继续发生新的转变，又产生新的内应力。这就需要进行第三次回火。三次回火后仍保留有1%-3%的残留奥氏体。
为了减少回火次数，也可以在淬火后立即进行冷处理（-60~-80摄氏度），讲残留奥氏体量减少到最低程度，然后再进行一次560摄氏度回火。
高速钢正常淬火、回火后的组织应是极细的回火马氏体、粒状碳化物等。