我们都知道同样的金属，在通过加热、保温和冷却的金属材料热处理后，性能会因此而产生变化。而在模具冲头的加工过程中，热处理工艺也起到了至关重要的作用，那么热处理是如何改善冲头质量，保证冲头硬度的呢？
热处理在加热时过程中，冲头料材会进行金相之间的固溶处理，使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化。热处理中的时效处理，是在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度。
模具冲头还需要碳氮共渗处理来提高硬度，碳氮共渗是向钢的表层渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。
正是因为这些热处理工艺，模具冲头才能保证其硬度性能，不过有的时候不当的热处理也会对金属性能造成不好的影响，如表面耐磨性和疲劳强度严重下降。