工具對材料表面性能和內部性能有不同的要求。單純著眼于改變工具材料的成分或整體熱處理，往往顧此失彼，針對不同工具的使用情況，把材料的選擇、整體強韌化和表面強化合理結合起來，則有望取得較佳效果。因此，工具鋼化學熱處理和各種硬質涂層技術，日益為人們所重視，其作用大致如下：

（1）大幅度提高工具表面耐磨性

工具鋼的耐磨性與鋼中碳化物的類型及數量密切相關，在各種合金工具鋼中以Cr12鋼的含碳量最高，在淬火回火狀態下碳化物的數量最多，成為現有工具鋼中耐磨性最好的鋼種。如果進一步提高高碳高鉻鋼中碳的含量，將使強韌性顯著下降，而且難以鍛造，所以通過改變鋼的成分來提高耐磨性的潛力是有限的。而常用的化學熱處理和硬質涂層方法提高耐磨性的潛力則大得多，應用于以磨損方式失效的工具，能大幅度提高工具使用壽命和適應更嚴酷的使用條件（例如高速切削、磨粒磨損、干摩擦等）。

（2）解決耐磨性與韌性之間的矛盾

耐磨性與韌性的矛盾常常是決定工具使用壽命的關鍵，就整體合金化和整體熱處理而言，提高表面耐磨性的各種措施常常伴隨韌度下降。化學熱處理和表面超硬涂層技術，則可以在大幅度提高表面耐磨性的同時保持基體材料的強韌性，進而還可以根據使用特點適當降低鋼的含碳量或調整淬火溫度以提高基體的強韌性，制造出具有優異的綜合性能和高壽命的工具。

（3）提高工具表面耐高溫性能

熱擠壓模、壓鑄模等熱作模具，要求工作面有高的熱強度、高溫耐磨性和熱疲勞強度。提高鋼中合金元素或碳的含量，或提高淬火溫度使更多的合金元素和碳溶入基體，固然可以提高熱強度，但往往使鋼的韌性下降。影響熱疲勞抗力的因素則比較復雜，提高熱強度有利于提高熱疲勞抗力，但是基體中合金元素含量增加會降低鋼的熱導率，則是促進熱疲勞裂紋形成的因素之一，所以通過調整鋼的成分和整體熱處理的途徑提高工模具的高溫性能，也有一定局限性。在合理選擇鋼的成分和整體熱處理工藝的基礎上，采用滲氮、滲硼、表面硬質涂層或碳氮共滲后淬火等工藝，可以顯著提高熱作模具鋼高溫耐磨性和抗咬合能力，降低摩擦系數，同時保持基體的韌性和導熱性，可望收到提高熱作模具壽命的效果。

（4）降低表面摩擦系數，改善模具受力狀況。

化學熱處理和表面硬質涂層降低了表面摩擦系數，從而降低成形阻力，改善模具受力狀況，有利于提高工具的使用壽命，尤其是所承受的應力已接近抗壓屈服強度的黑色金屬冷擠壓模和冷鍛模等，效果更明顯。

（5）解決工具鋼的使用性能與可加工性的矛盾

提高鋼中合金元素和碳的含量可以提高工具鋼的硬度、耐磨性或高溫強度等使用性能，但常常導致鍛造和可切削性能下降，增加了工具制造的難度和成本。用化學熱處理或表面涂層的方法提高工具的使用性能，就有可能適當降低鋼的合金元素或碳的含量，是解決工具使用性能與可加工性之間的矛盾的合理途徑。

滲氮、物理氣相沉積、離子注入、化學鍍等表面強化方法，處理溫度比較低，畸變很小，在工具加工成形之后進行處理即可投入使用，從而簡化了制造流程，降低了制造成本。