碳素钢（Carbon steel）即使其成分一样，根据不同的热处理方式，其硬度和强度及耐冲击性也会有很大的变化。为了发挥出金属模具部件所要求的性能，需要进行合适的热处理。一般采用的碳素钢热处理方法如下所示。
1.退火
退火指，为了要软化铁或钢、调整晶体组织或除去内部应力，而加热到适当的温度。然后，缓慢地进行冷却的处理方式。需要除去内部应力或进行软化时，加热到合适的温度；需要调整晶体组织时，加热到AC3相变点+５０℃的温度，然后进行炉冷或灰冷。
2.正火
指为了要将碳素钢变为奥氏体（温度比AC 3或ACm高50至100°C）而进行加热，然后在安静的空气中静置冷却的操作。可通过进行正火来除去钢的应变和内部应力。并能成为微细的标准组织。
3.淬火
为亚共析钢时，将碳素钢加热到AC3以上；为过共析钢时，加热到略高于AC1。然后急冷，将碳素钢变为马氏体组织的操作称为淬火。
马氏体变为与晶格α铁相同的体心立方晶格，而且，将碳变为以过饱和方式固溶后的状态。马氏体是一种较硬，耐冲击性低的组织。它是为了要制作塑料注射成型金属模具的型腔和型芯而采用的最重要的热处理方式。
4.回火
由于马氏体是一种不稳定的组织，因此，它无延展性，而且脆弱。为此，为了要赋予粘度而进行回火。将马氏体加热到AC1以下的温度，并使用水、油、空气等，以合适的温度来冷却，由此赋予粘度。
对于碳素钢，需要合适地进行这些热处理，由此制作出所希望的组织状态，技术层面上要确保拥有部件所要求的韧性、硬度、强度和粘度等。
