形變熱處理是將壓力加工與熱處理有效的結(jié)合起來，在馬氏體點(diǎn)以上溫度經(jīng)塑性變形后，立即利用余熱進(jìn)行熱處理，以達(dá)到形變強(qiáng)化與相變強(qiáng)化的雙層強(qiáng)化的效果，得到了比單一強(qiáng)化更高的力學(xué)性能的一種熱處理工藝。其優(yōu)點(diǎn)為節(jié)省工序、減少能源消耗、節(jié)省鋼材的熱處理缺陷等，因此提高了零件的產(chǎn)品性能。

形變熱處理后獲得了比普通熱處理時更高的強(qiáng)度和斷裂韌性，其主要原因為形變使晶界扭曲變成鋸齒狀，增加了零件中的位錯密度和加速了合金元素的擴(kuò)散，促成了合金碳化物的沉淀；塑性的提高也是由于這種細(xì)小、彌散分布的合金碳化物的沉淀，因此降低了奧氏體中碳和合金元素的含量，而淬火時沒有形成孿生的、界面不規(guī)則的細(xì)片馬氏體，以及回火時馬氏體片間沉淀出細(xì)小碳化物的緣故。

形變熱處理應(yīng)用范圍很廣，各種鋼和有色金屬均可進(jìn)行形變熱處理，根據(jù)形變熱處理的淬火溫度與形變溫度的不同，分為以下幾類：形變在相變之前有低溫形變淬火、中溫形變淬火、高溫形變等溫淬火、亞溫形變淬火、等溫正火、低溫形變等溫淬火等；形變在相變過程中有等溫形變淬火、連續(xù)冷卻形變處理、誘發(fā)馬氏體的室溫形變、過飽和固溶體的形變時效等；形變在相變溫度之后有珠光體形變、珠光體冷形變、馬氏體形變時效等。這里簡單介紹低溫形變淬火（或中溫形變淬火）和高溫形變淬火，供參考。

(1)低溫形變淬火（又稱亞溫奧氏體形變淬火、中溫形變淬火）

低溫形變淬火是將零件加熱到奧氏體化溫度Ac3以上奧氏體化后，保溫適當(dāng)時間，快速冷卻到相變溫度以下，并在低于再結(jié)晶溫度而高于Ms溫度進(jìn)行軋制、錘鍛、擠壓、深拉等形變，在該溫度內(nèi)進(jìn)行一次或多次加工形變，隨后迅速進(jìn)行淬火和回火，以獲得高強(qiáng)度組織的復(fù)合熱處理工藝。它的強(qiáng)化效果最好，抗拉強(qiáng)度也比一般的熱處理高，事實表明零件的變形量愈大，則強(qiáng)化效果愈顯著。可進(jìn)行該項處理的多為中、高合金鋼零件，即奧氏體亞穩(wěn)定鋼，它們有較高的淬透性和較寬的亞穩(wěn)定奧氏體區(qū)。

低溫形變淬火與高溫形變淬火相比極大提高了強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度等，由于是在再結(jié)晶溫度進(jìn)行的形變，因此不存在因再結(jié)晶而降低強(qiáng)度的可能性。該形變量可達(dá)70%～90%，通常溫度在400～500℃進(jìn)行形變處理，晶界嚴(yán)重扭曲，產(chǎn)生了大量的亞晶和位錯，因此提高了強(qiáng)度。另外形變析出許多超顯微的細(xì)化碳化物，沉積于位錯周圍，起到了“釘扎”位錯的作用，因此大大提高零件的強(qiáng)度。

(2)高溫形變淬火

高溫形變淬火是將零件加熱到奧氏體化溫度以上即Ac3+30～60℃，保溫一定后進(jìn)行形變，如軋制、拔絲、模鍛、旋壓以及擠壓等，然后淬火處理的過程，即高于奧氏體再結(jié)晶溫度進(jìn)行形變后再發(fā)生相變的工藝，形變淬火后獲得了馬氏體組織，隨后根據(jù)零件的性能要求和鋼的特性進(jìn)行回火。碳鋼和合金鋼均可進(jìn)行形變淬火，從其形變的溫度可知此時零件仍處在鍛、軋溫度，因此它是利用鍛軋余熱而進(jìn)行的淬火，故稱為形變余熱淬火。高溫形變淬火的主要優(yōu)點(diǎn)為：提高鋼的高溫及低溫下強(qiáng)度和塑性；消除回火脆性；提高熱熱強(qiáng)度和沖擊韌性；降低了鋼的缺口敏感性，改善了斷裂韌性等。60Si2Mn汽車彈簧鋼板在930℃熱軋變形18%，形變后在60s內(nèi)淬入20號機(jī)械油中冷卻，隨后在650℃的溫度下進(jìn)行185s的快速回火，強(qiáng)度大大提高，其使用壽命提高10倍。經(jīng)過高溫形變淬火后的零件能提高強(qiáng)度10%～30%，塑性提高40%～50%，韌性和疲勞強(qiáng)度均有提高。

影響高溫形變淬火強(qiáng)化效果的因素有鋼的化學(xué)成分、形變溫度、形變量以及形變速度或形變溫度等。

需要特別注意的是要進(jìn)行形變淬火應(yīng)控制以下幾個重要的工藝參數(shù)：形變量、形變溫度、淬火前的停留時間、回火溫度等。形變溫度的高低影響基體的強(qiáng)度，淬火時間的長短則影響其硬度等力學(xué)性能，這同鋼的淬透性有關(guān)，碳鋼與高合金鋼相比則要求快速冷卻，否則無法獲得要求的力學(xué)性能。