金属切削刀具在机械制造工业中具有重要的地位，高速钢作为常用的刀具材料，具有高硬度和高耐磨性、足够的强度及韧性、高耐热性及良好的热物理性能和耐热冲击性能。而高速钢的这些性能需要通过热处理来获得。热处理通过控制材料或工件的加热—冷却过程，来获得预期的内在品质，如组织、结构与性能。近年来，热处理技术的飞速发展使其成为现代制造业中的关键制造技术。工业领域，冶金、机械、交通、轻纺、航空航天等行业都离不开热处理。在制造业及机械产品的更新换代、质量提高、使用寿命延长中，热处理技术做出了重要的贡献。本课题提出了深冷处理技术能够提高高速钢工件的硬度、红硬性，将基体中的残余奥氏体变为马氏体，且析出细小碳化物，并能改善工件表面的残余应力，并在试验中进行了验证，结果表明：深冷处理可以提高高速钢材料的性能并调整热处理表面残余应力。为深入研究高速钢工件热处理表面经过深冷处理后的残余应力状态，本课题采用试验的方法进行研究。主要内容包括以下几个方面：1）提出了热处理工艺方案，对试样进行了真空淬火、回火和深冷处理。2）研究了冷却速度、深冷时间、深冷温度以及回火次数对工件硬度、红硬性、金相组织的影响，并对结果进行分析。3）从理论上介绍了热残余应力及其测量方法，并运用盲孔法测试不同工艺下的残余应力，比较各因素对工件表面残余应力的影响。本论文受到了国家自然科学基金“面向多质量特性一体化控制高速钢丝锥制造理论与工艺研究”（51275333/E050901）的资助。