將壓力加工與熱處理結合起來的金屬熱處理工藝。利用形變熱處理，可以同時達到成形和改善顯微組織的雙重目的，使工件獲得優異的強度和韌性，大幅度地改善工藝性能和使用性能，充分發揮金屬材料的潛力，提高零件品質和壽命。
鍛工在鍛造鑿子和斧頭等工具時，把鍛打成形的工件立即放入水中淬火，就是形變熱處理的早期應用。採用形變熱處理工藝時可以省去一般熱處理時的重新加熱，從而節省能源、加熱設備和車間面積，還可避免重新加熱時的氧化、脫碳和畸變等問問題。
形變熱處理自20世紀50年代初期開始研究以來，應用的范圍日益擴大。它不僅可用於各種碳素結構鋼、合金結構鋼，還可用於工具鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金，以及以鋁、鎂、鈦、銅等為基的有色金屬合金。這種工藝可以采用各種熱變形、溫變形、冷變形成形方法，如鍛、軋、擠壓、拉拔等整體壓力加工，旋壓、擺動輾壓、強力噴丸等表面或局部形變。形變熱處理主要用於形狀簡單、截面變化和加工餘量不大的工件。形變熱處理的工藝方法很多，主要有高溫形變熱處理和低溫形變熱處理兩大類。
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，然後在水或油中急劇冷卻，達到淬火目的。這種方法適用於低碳、中碳碳素結構鋼和各種低合金結構鋼，能夠提高鋼的強度，改善塑性、韌性，減小回火脆性的敏感性，提高在環境低溫下的脆斷抗力，已在多種調質鍛件上獲得應用。②高溫形變等溫淬火：將高溫加熱和產生形變之後的鋼件，置於熱浴中保持足夠時間，使之發生等溫轉變。在珠光體溫度區域等溫轉變後可以獲得細密的片層狀珠光體組織，從而提高鋼的強度和韌性。在貝氏體區域進行等溫轉變則可使強度提高得更多。這種工藝可用於鋼絲、螺釘等金屬制品和零件。③高溫形變正火：使高溫形變後的鋼料在吹風、噴水或噴霧的情況下冷卻，以獲得較細的鐵素體加珠光體組織，從而在提高材料強度的同時降低脆性轉變溫度。這種工藝主要用於低碳低合金高強度鋼。應用越來越廣泛的控制軋制就是采取這種方式。
低溫形變熱處理 可區分為低溫形變淬火、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，然後在500～600℃間停留，待內外溫度均勻後立即進行形變量為60～90％的形變，隨之淬冷。這種方法適用於合金元素含量較高、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294兆帕)的抗拉強度。②低溫形變等溫淬火：可用於含合金元素略低的鋼種。首先將鋼料加熱至奧氏體化溫度，然後在下貝氏體區域進行形變，隨之淬冷。采用低溫形變等溫淬火後，工件可以得到中等強度和較好的韌性。
參考書目
雷廷權、姚忠凱等著：《鋼的形變熱處理》，機械工業出版社，北京，1979。
Μ.Л.Бернщтейн，Τермомеханическая об рабо-mка сmали и сплавов，томⅠи Ⅱ，Μеталлурги-здат，1968.