工作辊锻件对性能的要求具有层次性，辊身表面需要高硬度、高耐磨性，辊身芯部和辊颈需要良好的强度与韧性，热处理工序正是实现这种性能分布的关键环节。工作辊的热处理通常分为预备热处理与成品热处理两个阶段，预备热处理主要改善锻造组织、降低硬度便于机械加工，成品热处理决定辊体交付性能水平，两个阶段各有侧重，共同影响辊体质量。

锻后热处理以球化退火、等温退火等工艺为主。锻造后的辊坯组织不均匀，硬度偏高，直接加工困难，退火处理使碳化物球化、组织均匀，降低硬度，改善切削加工性能，同时消除锻造应力，为后续淬火回火做好组织准备。退火温度、保温时间、冷却速率需要根据材质牌号和辊坯截面确定，避免出现组织异常或硬度不均。

成品热处理根据冷轧、热轧工况采取不同方案。冷轧工作辊多采用淬火加回火工艺，辊体整体加热后淬火，再经低温回火获得高硬度组织，辊面硬度、淬硬层深度是重点控制指标。部分冷轧辊采用感应淬火、差温淬火等方式，让辊身表层获得淬硬层，辊颈保持较高韧性，实现表层硬、芯部韧的性能配合。热轧工作辊一般通过调质处理获得回火索氏体组织，兼顾硬度、强度与抗热疲劳性能，回火温度相对较高，调整组织形态以适应高温轧制工况。淬火过程需要控制冷却均匀性，避免辊体变形开裂，淬火后及时回火，消除淬火应力。

回火工序对辊体性能影响明显。回火温度与时间的组合，决定硬度、韧性、残余应力的成品状态，低温回火保持高硬度，高温回火提升韧性、降低应力。部分工作辊采用多次回火，让组织充分转变、应力充分释放，辊面硬度均匀性通过回火过程进一步调整。热处理后的辊体需要检查弯曲变形，超差辊坯进行校正，并配合去应力处理，避免残余应力在服役阶段与工作应力叠加。