形变热处理是将压力加工与热处理有效的结合起来，在马氏体点以上温度经塑性变形后，立即利用余热进行热处理，以达到形变强化与相变强化的双层强化的效果，得到了比单一强化更高的力学性能的一种热处理工艺。其优点为节省工序、减少能源消耗、节省钢材的热处理缺陷等，因此提高了零件的产品性能。

形变热处理后获得了比普通热处理时更高的强度和断裂韧性，其主要原因为形变使晶界扭曲变成锯齿状，增加了零件中的位错密度和加速了合金元素的扩散，促成了合金碳化物的沉淀；塑性的提高也是由于这种细小、弥散分布的合金碳化物的沉淀，因此降低了奥氏体中碳和合金元素的含量，而淬火时没有形成孪生的、界面不规则的细片马氏体，以及回火时马氏体片间沉淀出细小碳化物的缘故。

形变热处理应用范围很广，各种钢和有色金属均可进行形变热处理，根据形变热处理的淬火温度与形变温度的不同，分为以下几类：形变在相变之前有低温形变淬火、中温形变淬火、高温形变等温淬火、亚温形变淬火、等温正火、低温形变等温淬火等；形变在相变过程中有等温形变淬火、连续冷却形变处理、诱发马氏体的室温形变、过饱和固溶体的形变时效等；形变在相变温度之后有珠光体形变、珠光体冷形变、马氏体形变时效等。这里简单介绍低温形变淬火（或中温形变淬火）和高温形变淬火，供参考。

(1)低温形变淬火（又称亚温奥氏体形变淬火、中温形变淬火）

低温形变淬火是将零件加热到奥氏体化温度Ac3以上奥氏体化后，保温适当时间，快速冷却到相变温度以下，并在低于再结晶温度而高于Ms温度进行轧制、锤锻、挤压、深拉等形变，在该温度内进行一次或多次加工形变，随后迅速进行淬火和回火，以获得高强度组织的复合热处理工艺。它的强化效果最好，抗拉强度也比一般的热处理高，事实表明零件的变形量愈大，则强化效果愈显著。可进行该项处理的多为中、高合金钢零件，即奥氏体亚稳定钢，它们有较高的淬透性和较宽的亚稳定奥氏体区。

低温形变淬火与高温形变淬火相比极大提高了强度、屈服强度和疲劳强度等，由于是在再结晶温度进行的形变，因此不存在因再结晶而降低强度的可能性。该形变量可达70%～90%，通常温度在400～500℃进行形变处理，晶界严重扭曲，产生了大量的亚晶和位错，因此提高了强度。另外形变析出许多超显微的细化碳化物，沉积于位错周围，起到了“钉扎”位错的作用，因此大大提高零件的强度。

(2)高温形变淬火

高温形变淬火是将零件加热到奥氏体化温度以上即Ac3+30～60℃，保温一定后进行形变，如轧制、拔丝、模锻、旋压以及挤压等，然后淬火处理的过程，即高于奥氏体再结晶温度进行形变后再发生相变的工艺，形变淬火后获得了马氏体组织，随后根据零件的性能要求和钢的特性进行回火。碳钢和合金钢均可进行形变淬火，从其形变的温度可知此时零件仍处在锻、轧温度，因此它是利用锻轧余热而进行的淬火，故称为形变余热淬火。高温形变淬火的主要优点为：提高钢的高温及低温下强度和塑性；消除回火脆性；提高热热强度和冲击韧性；降低了钢的缺口敏感性，改善了断裂韧性等。60Si2Mn汽车弹簧钢板在930℃热轧变形18%，形变后在60s内淬入20号机械油中冷却，随后在650℃的温度下进行185s的快速回火，强度大大提高，其使用寿命提高10倍。经过高温形变淬火后的零件能提高强度10%～30%，塑性提高40%～50%，韧性和疲劳强度均有提高。

影响高温形变淬火强化效果的因素有钢的化学成分、形变温度、形变量以及形变速度或形变温度等。

需要特别注意的是要进行形变淬火应控制以下几个重要的工艺参数：形变量、形变温度、淬火前的停留时间、回火温度等。形变温度的高低影响基体的强度，淬火时间的长短则影响其硬度等力学性能，这同钢的淬透性有关，碳钢与高合金钢相比则要求快速冷却，否则无法获得要求的力学性能。