在常用環模材料加工工藝中，常見的熱處理方法有正火、調質、淬火、滲碳、滲氮。要針對不同的環模材料，綜合考慮這些熱處理方法的特點，進而安排于機加工工序之間。
正火是將環模加熱到Ael或Acm30℃～50℃以上，保溫一段時間(45分鐘至90分鐘)后，在空氣中冷卻。正火處理的冷卻速度比退火處理的冷卻速度快些，得到的組織要細一些，且生產效率也要高些。因此，常用正火處理來消除前一道工序所帶來的各種組織或性能上的缺陷，消除內應力，為下一道工序作組織準備。在環模加工工藝中，正火處理一般安排在鍛造之后或粗加工之前，也有安排在精車之前。經正火處理后的環模，切削性能有所改善，并能適當地改善加工后表面光潔度。
調質是將環模加熱到A。3或Al30℃--50℃以上，保溫一段時間(45分鐘至90分鐘)后，迅速冷卻（淬油）后，再高溫回火。調質的目的是獲得較高的強度和韌性相配合的綜合機械性能，特別是保持環模心部的綜合機械性能。在環模加工工藝中，一般安排在精車，擴孔之前或粗加工之后；也可以安排在滲氮之前，為最終熱處理準備良好的組織。對于中碳優質結構鋼和合金結構鋼，要注意淬火與高溫回火的時間間隔不宜過長，否則，因環模的復雜結構而可能造成環模的熱處理裂紋。
淬火是將環模加到Ac3或Ace以上30℃～50℃，保溫一段時間(45分鐘至90分鐘)后，快速冷卻。常用的冷卻介質為水和油。在水中的冷卻速度比在油中快些。如在水中加入0.15%～0.30%的聚乙烯醇，其冷卻介于水和油之間，可得到較好的熱處理組織。淬火一般安排在擴孔后或磨削加工之前，可作最終熱處理工藝。
滲碳是向環模模孔表面和內環表面滲入碳原子，形成較高硬度、較嚴密的碳鐵化合物組織，以提高�？缀蛢拳h表面的硬度，提高其耐磨性，從而提高環模的使用壽命。滲碳主要針對含碳量0.15%～0.25%的優質結構鋼和低合金鋼如20號鋼、20Cr，20CrMnTi等。滲碳時間與滲碳層厚度有關，可根據經驗測定。常見的環模滲碳方式為固體滲碳。其方法是將環模埋入裝滿木炭和助滲劑(Na2C03或BaC03)的滲碳箱內，加熱至920℃～950℃（一般為930℃），保溫一段時間，視滲碳層厚度要求而定，取出空冷或油冷、水冷。也有氣體滲碳的，一般將環模豎著堆放入密封的井式滲碳爐中，通入滲碳氣體或滴入含碳的液體，在930℃保溫后，空冷或油冷、水冷。滲碳作最終熱處理工藝。
滲氮一般作為環模的最后熱處理工藝，其目的一方面是保證環模的心部性能，另一方面是在表面得到耐磨的、致密的氮鐵化合物。滲氮常用于中碳優質結構鋼和中碳合金結構鋼如45號鋼、40Cr、40CrMnMo等。滲氮后，滲氮表面硬度可達HRC65～72，有較高的耐蝕性，可增強對水及水蒸汽的腐蝕。但由于氮化時間較長，氮化成本較高，因而造成環模價格也略高些。常見滲氮有井式爐氣體滲氮和輝光離子氮化。
為了控制環模熱處理后的硬度均勻性，每個環模熱處理后，在圓周方向三等分處的每個部位，取不少于3點測硬度平均值，其各部位的硬度值之差應不大于HRC4。另外，在加工制造環模時，應對環模毛坯的硬度加以控制，其硬度在HB170～220之間為宜，如果硬度過高，鉆孔時鉆頭易斷裂，并造成死孔，硬度過低則影響�？椎墓鉂嵍�。為了控制毛坯內部材質的均勻性，有條件的話，應對每個毛坯進行內部探傷，防止毛坯內部有裂紋、氣孔、夾砂等缺陷。
本文所設計的環模材料采用20CrMnTi，熱處理后表面硬度為HRC55～58。具體加工和熱處理的過程為：開料→鍛造→正火→粗車→調質→精車→鉆（擴）孔→滲碳→磨→（除氧化層）→試壓→涂防銹油→檢驗入庫。
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