GCr15钢的可锻性较好，锻造温度范围宽，网状碳化物析出倾向性小。锻造工艺一般为：加热温度1050~1100℃，始锻温度1020~1080℃，终锻温度850℃，锻后空冷。锻后组织为细片状珠光体，允许有细小网状碳化物出现。这样的组织可以不经正火直接进行球化退火。
如果锻造工艺不当，如终锻温度过高，锻后冷速过慢，则碳化物将沿奥氏体晶界明显析出，结果将形成粗大网状碳化物；又如终锻温度过低，沿晶界析出的碳化物将和奥氏体晶粒一起顺着变形方向被拉长，使碳化物呈条状。这两类碳化物均不能通过球化退火工序加以改变，必须在球化退火之前，通过正火方法进行消除，这样才能保证球化退火质量并赋予模具良好的热处理性能。
GCr15钢正火加热温度一般为900~920℃，冷却速度≥40~ 50℃/min。小型模坯可在静止空气中冷却；较大模坯可采用吹风或喷雾冷却；直径> 200mm的大型模坯可在热油中冷却至表面温度为200℃时取出空冷。后一种冷却方式形成的内应力较大，容易开裂，应立即进行球化退火或补加一道去应力退火工序。
GCr15钢的球化退火工艺为：加热温度770~790℃，保温2～4h，等温温度690~ 720℃，等温时间4～6h。退火后组织为细小、均匀的球状珠光体，硬度为217~ 255HBW。具有良好的可加工性能。
GCr15钢淬透性较好（油淬临界淬透直径为25mm），油淬情况下获得的淬硬层深度与碳素工具钢水淬的相近。在球化退火组织符合要求的条件下，淬火温度范围宽，过热倾向小，残留奥氏体少，淬火变形小，容易获得稳定的热处理质量。
GCr15钢在正常淬火、低温回火状态下还具有较高的抗压强度，用它制造冷挤压凸模具有较长的使用寿命。
虽然GCr15钢是专用轴承钢之一，但也常用来制造冷作模具，如落料模、冷挤压模和冷成形模等。该钢具有过共析成分，并加入少量的铬以提高淬透性和耐回火性。通过适当的热处理可以获得高硬度、高强度和良好的耐磨性，并且淬火变形小。
GCr15钢的正常淬火加热温度为830~860℃，多采用油冷淬火，最佳淬火加热温度为840℃，淬火后硬度可达63~65HRC。在高于860℃淬火时，由于残留奥氏体量的增加和奥氏体晶粒的粗化，其淬火硬度趋于降低，钢的强度和塑韧性也明显下降。因此，830~ 860℃是合适的淬火温度范围。在实际生产中，根据模具有效截面尺寸和淬火介质的不同，淬火温度一般稍有差别。如尺寸较大或用硝盐分级淬火的模具，宜选用较高的淬火温度(840~860℃)，以便提高淬透性，获得足够的淬硬层深度和较高的硬度；尺寸较小或用油冷却的模具，一般选用较低的淬火温度(830~ 850℃)；相同规格的模具，在箱式炉中加热温度应比盐浴炉中稍高。
GCr15钢的正常淬火组织有隐晶马氏体、均匀分布的球状碳化物、以及少量的残留奥氏体组织[碳化物数量（体积分数）约占7%～8%，残留奥氏体<8%．马氏体中碳元素的质量分数为0.5%~0.6%]。
随着回火温度升高，回火后的硬度逐渐下降。由于其耐回火性高于碳素工具钢，因而在200~ 220℃回火后，GCr15钢仍能保持硬度约为60HRC。GCr15钢在160~ 200℃回火后，主要因为淬火应力降低，马氏体过饱和度减少，而使其冲击韧度明显提高。当回火温度超过200℃后，则将进入第一类回火脆性区。所以，GCr15钢的回火温度一般为160~180℃。另外，GCr15钢在正常淬火低温回火状态，还具有较高的抗压强度。
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