低溫形變熱處理是將鋼加熱至奧氏體狀態(tài)，迅速冷卻至Ac1點(diǎn)以下、Ms點(diǎn)以上過(guò)冷奧氏體亞穩(wěn)溫度范圍進(jìn)行大量塑性變形，然后立即淬火并回火獲得所需要的性能的熱處理工藝。塑性變形可采用鍛造、軋制或拉拔等加工方法。該工藝僅適用于珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)之間( 400~550℃)有很長(zhǎng)孕育期的某些合金鋼。在該溫度區(qū)間進(jìn)行變形可防止珠光體或貝氏體相變。低溫形變熱處理在鋼的塑性和韌性不降低或降低不多的情況下，可以顯著提高鋼的強(qiáng)度和疲勞極限，提高鋼抗磨損性和耐回火性。低溫形變熱處理比高溫形變熱處理具有更高的強(qiáng)化效果，且塑性并不降低。

低溫形變熱處理使鋼顯著強(qiáng)化的原因主要是鋼低溫形變后，亞晶細(xì)化，位錯(cuò)密度大大提高，從而強(qiáng)化了馬氏體。形變使奧氏體晶粒細(xì)化，進(jìn)而又細(xì)化了馬氏體片，對(duì)強(qiáng)度也有貢獻(xiàn)。對(duì)于含有強(qiáng)碳化物形成元素的鋼，奧氏體在亞穩(wěn)區(qū)形變時(shí)，促使碳化物彌散析出，使鋼的強(qiáng)度進(jìn)一步提高。由于奧氏體內(nèi)合金碳化物析出使其碳及合金元素量減少，提高了鋼的Ms點(diǎn)，大大減少了孿晶馬氏體的量，因而低溫形變熱處理鋼又具有良好的塑性和韌性。

低溫形變熱處理可用于結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼及工具鋼。經(jīng)低溫形變熱處理后，結(jié)構(gòu)鋼強(qiáng)度和韌性顯著提高，彈簧鋼疲勞強(qiáng)度、軸承鋼強(qiáng)度和塑性、高速工具鋼切削性能和模具鋼耐回火性均得到提高。