高速钢的淬火处理工序是非常重要的一步，也是最难控制的工艺。一般分为预热、加热和冷却3部分。
预热是为了避免内应力过大而发生变形的开裂，并可缩短高温停留时间。加热则包括升温、透烧及保温3个过程，其目的是为了获得一定合金度的奥氏体，同时又保持细小的晶粒。
冷却则一方面要将高合金奥氏体过冷到600℃以下，保证转变成马氏体或下贝氏体，另一方面又要不使工件截面温差过大而引起变形的开裂。因此，在600℃以上时的冷却速度必须达到能够最大限度地抑制二次碳化物的析出。在600℃以下，尤其在Ms点以下（150～200℃），则要缓慢冷却，或者促使奥氏体等温分解成贝氏体。冷却的方式主要有分级淬火、等温淬火及油冷3种。其中第一次预热为空气介质炉（起烘干及低温预热作用），其余均在盐浴炉中进行。