刀匠手工製作刀具，熱處理才是一個最大的問題。雖然有很多種碳鋼、低碳合金鋼都能從鋼廠產品手冊找到相關熱處理的程序手續和溫度、回火的方法，但是找尋加熱鋼料的鋼材工業爐具卻很困難。
▲美國刀匠愛使用耐火磚瓦斯爐對刀具鋼材進行熱處理，優點幾乎沒什麼汙染，可在地下室使用
▲一名現代美國刀匠的刀具熱處理「簡易」套裝
▲美國的土法炭爐也能對刀具熱處理，缺點是塵大、煙大汙染環境擾民
美國著名刀匠協會簡稱為ABS，他們立會宗旨是只玩高碳鋼，通常使用炭爐、瓦斯爐加熱刀具鋼材，幾次嘗試錯誤，大概都能擁有一定的鋼材熱處理水平。如果沒有經驗，手頭上有充足的金錢乾脆購買紅外線反射式溫度計或工業測溫槍，對著燒紅熾熱的刀具鋼材照一下，正確的溫度一目了然，絕對精準！過一陣子目視燒紅的刀具鋼材顏色變化就能猜出熾熱的刀具達到多少溫度了，這靠多年的經驗積累！
▲有經驗的刀匠會在黑暗地方觀察鋼材火色準確判斷理想淬火溫度
如果擔心刀尖、刀刃部分燒過了頭。就從爐具中夾出熾熱的刀，讓刀尖朝下，熱氣上升，刀尖就不會過燒使鋼材變質，刀尖那一小段就不容易在使用時折斷。一個小小的動作卻有著大大的科學原理。為了避免刀鋒部分過燒、失碳，工廠常在刀尖多留一小塊毛料，使刀口厚度留大一點，就是打磨時要多費功夫，磨刀不誤砍柴功嘛！
冶煉不鏽鋼的生產過程中，並沒有為失碳多預留一些含碳量，所以日本很多為國外OEM代工熱處理少量不鏽鋼刀刃的刀廠，為了避免在高溫工業爐具中加熱的刀刃失碳，都會在刀刃表面塗抹上薄薄的一層特殊成分的泥漿（覆土燒刃），即能防止熱處理過程中刀刃表面產生氧化層，還能防止刀具鋼料失碳。刀刃表面產生氧化層就要再進行磨光，如果是製作精密的摺疊刀，就要預留出再磨光後刀刃變薄產生的精密度誤差，這還是有點麻煩和棘手。
能夠OEM代工熱處理的鋼廠、刀廠、綜合刀具用品銷售商進行熱處理的鋼料就是市場上最常見的那幾種，即1095碳素工具鋼（中國國產稱為T-10A鋼）、D2鋼、DC53鋼、O-1鋼、420不鏽鋼、440C不鏽鋼、電渣重熔E52100軸承鋼等多種。
近十幾年來出現的特殊的不鏽鋼，尤其是特別耐鏽蝕、硬度超高的特殊鋼種和粉末鋼，都是由開發鋼料的專業鋼廠做熱處理，且技術保密不外流，所以很大幅度限制了初學熱處理的刀匠想要「小屁孩開大卡車」的創造空間。以目前常見的440C、ATS-34、6A等鋼材為例，如果刀刃長度約10釐米左右，日本廠方OEM代工熱處理刀具時，同樣的刀具必須一次至少製作5把以上，費用大約是每把二三百多元人民幣左右，量多時才可以談折扣，來回包裝運費另計。
如果做出的刀子兩面不對稱，熱處理必然會使刀口出現偏歪，所以有時熱處理工廠的技師瞄一眼發現這個問題後，就不敢幫你熱處理了。但現在使用很便宜的3D雷射測量儀就能簡單地檢查出刀刃兩面是否對稱、刀鋒是否在鋼料的中心線上，否則經過熱處理後刀子必定變形，有鞘短刀可能還好處理，但摺疊刀確實很麻煩，修整已硬化變形的刀刃，必須用鑽石銼刀組，然後再修飾鏡面，經過調整後刀刃榫頭可能會變薄，插入刀柄中松垮垮的，感覺很差。
刀刃的粗坯完成後，經過銼削使刀口厚度達到設計的標準，再送往OEM代工廠進行熱處理，返回來後還要對照原先的外形樣板，檢查刀刃是否因為淬火處理而產生偏歪、變形、翹反。通常在市面上流通的刀刃造型，都是經過熱處理驗證變形極少者，新研發的刀具造型太過天馬行空者，熱處理後變形的機會通常較大，一般都要經過小幅修改，才能變成適合生產的造型。鋼料熱處理可以給刀具畫龍點睛，能百分之百地榨乾鋼材的最佳性能，以供刀友使用。
▲淬火之前要先加熱刀具鋼材達到理想的溫度
▲礦泉水淬火刀尖冒出水蒸汽外觀
如果是淬水，水遇到熾熱的鋼鐵表面會分解產生氧氣，氧氣就會造成鋼鐵表面氧化，然後必須再磨掉氧化膜。從氧化的皮膜顏色，不難推測淬火時鋼鐵的溫度。而礦物油淬火所產生的氧化皮膜較薄
通常不鏽鋼類、或者含少量的鉻的低合金鋼，都需要經過預熱處理，因為鉻的傳熱非常慢，含鉻量越多、金屬的厚度越大，所需要的預熱時間越長。薄板一樣的低合金鋼通常預熱時間只要1小時左右，但不鏽鋼則要視種類而有所不同，有些厚度每增加1毫米，預熱時間隨之增加1小時左右。所以開發新的刀刃不鏽鋼品種，困難就是在這裡，防鏽的鉻加得越多，如果不用其他金屬元素調整，預熱作業就越非常麻煩。如果預熱每增加1小時，OEM代工熱處理的鋼廠刀廠都要增加多少工錢？通常鋼廠都會將每一種鋼的預熱溫度、時間，整理製成易懂的預加熱曲線圖，提供給刀具廠、熱處理廠使用參考。
完成預熱後，進行熱處理前的正式加熱通常都會持續一個小時左右，不管刀刃的厚薄，有些還會先加熱到超過所需熱處理的溫度，高出幾十度、上百度的都有，維持幾分鐘後再恢復到正常溫度，然後才進行淬火作業。先增高溫再恢復的時間、溫差隨鋼種類不同而異。所謂淬火是一個急速將熾熱刀刃快速冷卻的過程。通常使用的是清水、泉水、河水、礦泉水、色拉油、動物油脂、機油、高濃度碳酸鈉水以及各種尿液等等，淬火液的溫度一般維持在20~25℃左右，溫度太低會使鋼鐵產生裂痕或變脆，淬火液太高溫淬火後又會使鋼鐵硬度變小變軟，至於是用油還是用水淬火，通常是由熱處理廠自行決定變通。很多淬火液配方也是商業秘密保護不公開，手工刀匠只有自己多年實踐摸索才得到比較滿意的淬火液配方。
刀具淬火後，還要進行最後一個非常重要的作業——回火，其工藝重要性不亞於淬火，但一般都不提此事，但煉鋼廠的鋼材產品說明多半記載詳細。回火也被稱為正常化，即使完全照煉鋼廠的技術資料淬火，刀口獲得了適當的硬度，但是刀口還有脆性，容易缺損，甚至刀身也可能因為脆性而折斷。回火可以消除脆性，但是為了避免在回火加熱過程，造成刀口的硬度變軟，一般隨鋼鐵種類的不同，回火的溫度也不一樣，持續的時間也不相同。
常見的不鏽鋼回火溫度多在120~180℃，維持約1小時左右，特殊超高硬度鋼種的回火溫度還要高一些，持續時間也長一些。常用的回火方式烤箱法、鹽浴法等等，就是將不會腐蝕鋼鐵的碳酸氫鈉溶入水中，提高水的沸點直到適合熬煮鋼材回火。如果超過鋼材的回火溫度，持續加熱鋼鐵，鋼鐵就會進入退火階段，最終鋼鐵會變成這種鋼材最軟的狀態。如果是用來直接進行剪鋸、切割、鑽孔的鋼材，可能就要達到完全退火的狀態，通常購得製作刀刃的鋼材都屬於這種階段。