Способ включает аустенизацию инструмента сталь после любого исходного режима термической обработки при температуре Ас3+250-350°С и охлаждение до 400-450°С с сохранением аустенитной структуры, выдержку в течение 15-20 мин, затем осуществляют 3-6-кратное пластическое деформирование рабочей зоны инструмента со степенью 1-2% за цикл для повышения плотности дислокаций в аустените и охлаждают до комнатной температуры, что приводит к частичному распаду аустенита. Последующий быстрый нагрев со скоростью 50-200°С/с на температуру деформации 750°С способствует дополнительному упрочнению стали за счет частичного α→γ-превращения при нагреве и осуществления деформации в двухфазной (α+γ)-области, после чего стабилизируют состояние горячего наклепа при последующем 3-6-кратном пластическом деформировании рабочей зоны инструмента. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной стойкости инструмента, применяемого для матриц горячего прессования трудно-деформируемых сплавов при температурах 750°С за счет увеличения предела текучести штамповой стали и стабилизации горячего упрочнения.