鉆頭熱處理工藝設計是是決定鉆頭壽命的關鍵。江西省科學院應用物理研究所對高速鋼鉆頭的熱處理工藝進行了優化，取得了較好的效果。以W6Mo5Cr4V2鋼直柄鉆頭的熱處理為例（技術要求:柄部硬度35~45HRC，刃部硬度63~66HRC;變形量:徑跳≦0.06mm;表面不得有氧化、脫碳、腐蝕等缺陷），他們采取了以下一些優化措施。

一、加熱及淬火工藝的優化。與傳統熱處理工藝相比，優化后具有兩個特點:(1)采用兩次預熱，一次低溫預熱(600°C)和一次中溫預熱(860°C)，而不是采用直接高溫加熱。在淬火加熱前，通過分級預熱處理，縮短了高溫保溫時間，減緩了鉆頭氧化、脫碳的趨勢，并且縮小了溫差，有利于減少鉆頭變形。(2)采用分級、等溫淬火。在鉆頭冷卻過程中，采用分級、等溫淬火法，將高溫加熱后的鉆頭放入570°C的鈣鹽爐中進行短暫停留，待鉆頭內外溫度一致后，再放入270°C硝鹽爐中保持一定時間，最后進行空冷。在保證鉆頭淬火后所需的力學性能前提下，經分級淬火，可使鉆頭溫差減少，熱應力降低，減小畸變傾向。等溫淬火，有利于殘余奧氏體轉變成下貝氏體，降低了鉆頭的脆性，提高了鉆頭的韌性，減少了鉆頭開裂傾向。二、回火工藝的優化。與傳統的多次回火工藝不同，采用回火與深冷處理相結合的方式，可以提高高速鋼直柄鉆頭硬度和耐磨性。通過深冷處理，高速鋼顯微組織中部分殘余奧氏體轉化為馬氏體，并在馬氏體晶界上析出細小彌散的碳化物顆粒。碳化物的析出，一方面可以消除新舊馬氏體引起的部分內應力;另一方面由于這些細小碳化物的存在，有利于提高高速鋼的硬度和耐磨性，并在一定程度上改善高速鋼的韌性。這是因為從這種馬氏體基體上析出的細小彌散的碳化物本身就兼具有高的耐磨性和第二相強化效應。三、改進熱處理工裝夾具。傳統工藝中對要求中硬度的柄部一般是采取在刃部淬火、回火后再高頻淬火;或者在高溫鹽浴加熱時，對鉆頭不采取任何輔助措施，直接用鐵絲綁扎鉆頭，單件進爐并控制鉆頭浸入鹽液深度。由于鉆頭體積小，形狀不規則，在批量生產時，利用高頻淬火效率很低；而單件加熱淬火的方法不僅效率低，而且勞動強度大，還易造成柄部硬度過高的現象。因此，設計專用熱處理輔助工裝夾具很有必要。采用輔助夾具可采用以下操作步驟:(1)將鉆頭裝入工裝夾具，進行預熱;(2)二次預熱完后，將鉆頭連同夾具一起浸入鹽浴內加熱;(3)待進入高溫加熱爐，讓鉆頭柄部從鹽浴表面露出，正好是鉆頭的溝槽處，只留下鉆頭刃部在鹽浴內進行加熱。通過上述工裝夾具的巧妙設計，可以讓鉆頭柄部進行不完全淬火處理，從而達到其硬度要求。這樣，不但提高了勞動生產效率，而且還提高產品的合格率。