表面熱處理是只加熱模具表層，以改變其表層力學性能的金屬熱處理工藝。經處理后的工件，內部的組織和性能不發生改變，整體仍具有良好的塑性和韌性，而表面確可達到較高的硬度、耐磨性，模具的抗疲勞強度、抗腐蝕性和抗咬合性、沖擊能力均得到提高。
模具表面強化處理工藝分為表面淬火和化學熱處理兩大種類。根據加熱方法不同，表面淬火又可分為感應加熱（高頻、中頻、低頻）表面淬火、火焰加熱表面淬火、激光加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火、電解液加熱表面淬火等。模具加工應用最多的為火焰加熱表面淬火。根據滲入元素的不同，化學熱處理可分為氮化法（QPQ處理鹽浴氮化l）、電火花表面強化法、滲硼法、滲碳法、TD法（TD處理）、CVD法、PVD法（HKS-G處理）、滲硅、碳氮共滲、鋁鉻共滲等。
TD熱處理（熱擴散法碳化物覆層處理）：將工件置于添加有擴散元素的硼砂浴中，在工件表面形成V、Nb、Cr、Ti等碳化物覆層，通過高溫擴散作用于工件表面，形成一層5～15μm的金屬碳化物覆層，該覆層具有極高的硬度（Hv可達2500～3600左右）和耐磨性。
HKS-G處理：HKS-G涂層技術作為世界尖端PVD涂層技術，優勢在于適用強度在590MPa及以上的高強度、超高強度鋼板沖壓場合，有優異的使用壽命。深圳市和勝金屬技術有限公司目前引進的“HKS-G涂層”技術項目，在世界上處于領先地位，與同類企業相比，技術領先一代。該項目2017年3月由深圳工廠引進第一臺設備，目前已經開始量產，服務全國汽車沖壓模具客戶。
模具表面處理有哪些？
| TD-VC | TBS-1500 | CVD | PVD | Cr電鍍 | QPQ | |
| 皮膜種類 | VC | Fe-B | TiC | TiN, CrN | Cr | Fe-N |
| 皮膜硬度(HV) | 3,000 | 1,200～1,700 | 2,300～3,800 | 2,000～2,300 | 900～1,000 | 900～1,000 |
| 皮膜厚度(μm) | 3～15 | 10～100 | 3～15 | 1～5 | 20～50 | 10～20 |
| 處理法 | 熔融鹽浸漬 | 熔融鹽浸漬 | 氣體中加熱 | 氮氣中放電 | 水溶液中電解 | 熔融鹽浸漬 |
| 處理溫度(℃) | 900～1,000 | 900～1,000 | 900～1,000 | 400～600 | 50～80 | 500～600 |
| 基材變形 | × | × | × | O | ◎ | O |
| 基材/皮膜密著度 | ◎ | ◎ | O | × | × | △ |
| 耐磨性 | ◎ | O | ◎ | △ | △ | △ |
| 耐熱性 | △ | ◎ | △ | × | × | O |
| 應用領域 | 汽車行業 | 農用機械 石油化工 | 成本較高，應用較少 | 刀具、工具、高精密模具 | 有污染，逐步被淘汰 | OA部品、塑膠模具 |
