模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外，其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。安装在真空炉体上的部件、附件等如水冷电极、热电偶导出装置也都必须设计密封构造。模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，改变模具表面的形态、化学成分、***结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。目前在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。
火焰淬火模具钢淬透性好，淬火温度宽，淬火后能得到较好的综合性能和表面硬度（高于HRC60 ）。由于其淬火温度范围宽，便于使用火焰喷嘴对模具施以局部加热淬火作业。根据冷却方法，淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。在人工操作时，加热温度偏差较大，淬硬深度和表面硬度均与加热时喷嘴的移动速度有关，其移动速度愈快硬度的波 动幅度就愈大，且表面硬度值偏低。操作时在保证工件表面不过热的情况下，喷嘴的移动速度以慢一些较为有利。淬硬层深度还取决于加热所用的喷嘴形式，使用双头喷嘴淬硬层较深，使用单头喷嘴则较浅。若使用单头喷嘴，火焰方向应与模具的冲压方向相互垂直。
真空渗氮是使用真空炉对钢铁零件进行整体加热、充入少量气体，在低压状态下产生活性氮原子渗入并向钢中扩散而实现硬化的；而离子渗氮是靠晖光放电产生的活性N离子轰击并仅加热钢铁零件表面，发生化学反应生成核化物实现硬化的。
真空渗氮时，将真空炉排气至较高真空度0.133Pa（1×10-3Torr）后，将工件升至，530～560℃，同时送入氨气或NH3 CXHY N2O复合气体，并对各种气体的送入量进行控制，炉压控制在0.667Pa（5Torr），低压状态能加快工件表面的气体交换,活跃的N元素(或N,C)来自化学反应及NH3(或在处理温度500-570℃NH3和CXHY的裂解),保温3～5h后，用炉内惰性气体进行快速冷却。金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。不同的材质，经此处理后可得到渗层深为20～80μm、硬度为600～1500HV的硬化层。
气体渗碳是将模板置于含碳原子的气体介质中，在一定温度下保温一段时间，使碳原子渗入模板表面，以改变钢表面（模板表面）的化学成分、***和性能。气体渗碳工艺包括分解、吸收和扩散三个过程。不管是相互抵消还是相互迭加，两个应力应有一个占主导因素，热应力占主导地位时的作用结果是工件心部受拉，表面受压。渗碳时，首先是钢表面与气体介质相互作用，在气相和金属表面吸收活性碳原子，同时依靠原子的扩散速度及其形式向金属内部扩散，扩散速度的大小取决于浓度的差别和原子的热运动。随着吸收增加和扩散的深入，模板表面达到过共析和共析成分的含碳量，随后将模板进行淬火和低温回火，可在模板表面获得高硬度、高强度和高耐磨性的渗碳层。