高温形变热处理是将钢加热至Ac3以上，在稳定的奥氏体温度范围内进行变形，然后立即淬火，使之发生马氏体转变并回火得到所需要性能的热处理工艺（见图1）。由于形变温度远高于钢的再结晶温度，形变强化效果易于被高温再结晶所削弱，故应严格控制形变后至淬火前的停留时间，形变后要立即淬火冷却。高温形变热处理和一般热处理相比，在提高钢的抗拉强度和屈服强度的同时，还能改善钢的塑性和韧性。

图1 高温形变热处理工艺过程示意图

高温形变热处理适用于一般碳素钢、低合金钢结构零件以及机械加工量不大的锻件或轧材，如连杆、曲轴、弹簧、叶片及各种农机具零件。锻轧余热淬火是用得较成功的高温形变热处理工艺，我国的柴油机连杆等调质件已在生产上采用此种工艺。

形变温度和变形量显著影响高温形变热处理的强化效果。形变温度高，形变至淬火停留时间长，容易发生再结晶软化过程，减弱形变强化效果，故一般终轧温度以900℃左右为宜。变形量增加，强度增大，塑性下降。但当变形量超过40%以后，反而强度降低，塑性增大。这是由于明显的变形热效应使钢温度升高，加快再结晶软化过程，故高温形变热处理的变形量控制在20%~40%之间时具有最佳的拉伸、冲击、疲劳性能及断裂韧度。