熱作模具鋼含有Cr、Mo、W、V等形成氮化物元素，滲氮后表面化合物層的硬度高于1000HV，擴散層的最高硬度也達到800HV以上。熱作模具鋼承受的沖擊載荷低于冷作模具，因此熱作模具滲氮后一般允許帶著化合物層投入使用。化合物層有很高的耐磨性和低的摩擦系數，并能提高抗粘模的能力。由于化合物層的熱導率很低，減少了工件向模具傳播的熱量，降低了模面的溫度和溫度變化的幅度。化合物層的這些特性有利于提高熱作模具的使用壽命。用于壓鑄模時，滲氮化合物層還起到提高抗液體金屬沖刷和抗粘模的能力。但是熱作模具鋼滲氮后化合物層很脆，所以厚度一般控制在3～6μm左右；承受沖擊載荷較大的模具，宜控制在1～3μm；承受沖擊載荷較低的模具，化合物層可在6～9μm或8～12μm范圍選擇。應根據使用和失效的方式，通過試驗加以確定。