低溫形變等溫淬火熱處理工藝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，隨之等溫轉(zhuǎn)變，得到貝氏體組織。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。

低溫形變熱處理的強(qiáng)韌化機(jī)制如下：

1)由于奧氏體是過冷到500~600℃前后變形，且變形量較大，所以奧氏體受到嚴(yán)重扭曲，并產(chǎn)生了大量亞晶、次亞晶和數(shù)量很大的位錯，使鋼材強(qiáng)度大幅度提高。

2)在變形的同時析出很多超微細(xì)的碳（氮）化物，這些碳（氮）化物以高度彌散狀態(tài)沉淀在位錯周圍，阻止位錯運(yùn)動，對位錯起到釘扎作用，從而大大地提高了鋼材的強(qiáng)度。

3)形變奧氏體淬火時轉(zhuǎn)變成極細(xì)小的馬氏體，變形時產(chǎn)生的大量位錯、晶內(nèi)缺陷在馬氏體轉(zhuǎn)變時不但被保留下來，而且有了新的增殖，可使位錯密度達(dá)到1×1012/cm2級。在馬氏體晶內(nèi)也存在有大量的雙晶、亞晶、次亞晶等精細(xì)結(jié)構(gòu)，使鑲嵌塊之間的夾角顯著增大，加上位錯和微細(xì)碳（氮）化物的交互作用，造成了位錯運(yùn)動的極大障礙，從而大幅度地提高鋼的強(qiáng)度和韌性。

與高溫形變熱處理相比較，低溫形變熱處理具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)能極大地提高鋼的強(qiáng)度極限、屈服極限和疲勞極限。

2)由于在奧氏體再結(jié)晶溫度以下變形，所以不存在因變形后奧氏體再結(jié)晶長大而降低強(qiáng)韌化效果的危險。

3)一般要求較大的變形量，這為應(yīng)用多種形式變形創(chuàng)造了條件，同時在較低的應(yīng)變速率下也可以獲得最佳強(qiáng)韌化組織。

由于低溫形變熱處理要求有較大的變形量，所以，需要功率大的變形設(shè)備，因此在一些大型、形狀復(fù)雜的產(chǎn)品生產(chǎn)上較難實(shí)施。主要用于一些形狀簡單的超高強(qiáng)度鋼板、棒材、線材生產(chǎn)（如低溫軋制）及其他一些可用軋制、旋壓、沖壓、拉拔、鍛造等最終成形的產(chǎn)品。由于低溫形變熱處理后的鋼材，在較高的溫度下仍能保持較高的硬度、高韌性和高強(qiáng)度，所以低溫形變熱處理還用于各種工具（如高速鋼的低溫超塑性軋制及形變退火工藝）和兵器（如導(dǎo)彈及火箭的外殼）生產(chǎn)。低溫形變等溫淬火雖然得到的強(qiáng)度略低于低溫形變淬火，但可以得到較高的塑性，適用于熱作模具鋼和其他高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼制造的小型零件。