形變熱處理是金屬材料進(jìn)行形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化，即把壓力加工和熱處理相結(jié)合、使材料性能得到綜合提高的工藝方法，是一種將形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化結(jié)合在一起的熱處理工藝。這種方法不但能獲得一般加工方法達(dá)不到的高強(qiáng)度和高韌性的良好組合，而且還能較大簡化金屬材料或工件的生產(chǎn)工藝過程，因而受到冶金、機(jī)械航空航天部門的高度重視。

鋼加熱奧氏體化并均勻化后，迅速冷卻到根據(jù)需要選定的溫度，在其尚未分解轉(zhuǎn)變時，進(jìn)行大量的塑性變形，而后在其仍為奧氏體狀態(tài)下進(jìn)行淬火和回火，以獲得回火馬氏體組織。此種熱變形加工繼之以調(diào)質(zhì)處理的復(fù)合工藝，和正常的調(diào)質(zhì)處理相比較，可以在同樣的延性和韌性的水平上，得到較高的強(qiáng)度。鋼（件）經(jīng)形變熱處理后，既可提高鋼的強(qiáng)度，改善鋼的塑性和韌性；又可節(jié)能，減少氧化燒損、脫碳及熱處理變形量。形變熱處理的形變方式可以是鍛、軋、擠壓、拉拔等；相變方式可以是過冷奧氏體、珠光體相變、貝氏體相變和馬氏體相變等。形變和相變的結(jié)合也是多種多樣的，可以先形變后相變，也可以先相變后形變，還可以在相變過程中形變等。常用形變熱處理方法有高溫形變熱處理、低溫形變熱處理、形變化學(xué)熱處理等。

低溫形變熱處理 可區(qū)分為低溫形變淬火、低溫形變等溫淬火等。①低溫形變淬火：將鋼料加熱到正常的奧氏體化溫度,然后在500～600℃間停留,待內(nèi)外溫度均勻后立即進(jìn)行形變量為60～90％的形變，隨之淬冷。這種方法適用于合金元素含量較高、過冷奧氏體孕育期較長的鋼種,如熱模具鋼等,可以在幾乎不損失塑性的條件下得到很高 (達(dá)294兆帕)的抗拉強(qiáng)度。②低溫形變等溫淬火：可用于含合金元素略低的鋼種。首先將鋼料加熱至奧氏體化溫度，然后在下貝氏體區(qū)域進(jìn)行形變，隨之淬冷。采用低溫形變等溫淬火后，工件可以得到中等強(qiáng)度和較好的韌性。

高溫形變熱處理 又可分為高溫形變淬火、高溫形變等溫淬火和高溫形變正火等。①高溫形變淬火：將鋼件加熱到Ac3（見鋼鐵顯微組織）以上 (950～1250℃)熱鍛或熱軋,然后在水或油中急劇冷卻,達(dá)到淬火目的。這種方法適用于低碳、中碳碳素結(jié)構(gòu)鋼和各種低合金結(jié)構(gòu)鋼，能夠提高鋼的強(qiáng)度，改善塑性、韌性，減小回火脆性的敏感性，提高在環(huán)境低溫下的脆斷抗力，已在多種調(diào)質(zhì)鍛件上獲得應(yīng)用。②高溫形變等溫淬火：將高溫加熱和產(chǎn)生形變之后的鋼件,置于熱浴中保持足夠時間,使之發(fā)生等溫轉(zhuǎn)變。在珠光體溫度區(qū)域等溫轉(zhuǎn)變后可以獲得細(xì)密的片層狀珠光體組織，從而提高鋼的強(qiáng)度和韌性。在貝氏體區(qū)域進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變則可使強(qiáng)度提高得更多。這種工藝可用于鋼絲、螺釘?shù)冉饘僦破泛土慵?。③高溫形變正火：使高溫形變后的鋼料在吹風(fēng)、噴水或噴霧的情況下冷卻，以獲得較細(xì)的鐵素體加珠光體組織，從而在提高材料強(qiáng)度的同時降低脆性轉(zhuǎn)變溫度。這種工藝主要用于低碳低合金高強(qiáng)度鋼。應(yīng)用越來越廣泛的控制軋制就是采取這種方式。