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，然后在下貝氏體區域進行形變，隨之等溫轉變，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度和較好的韌性。

低溫形變熱處理的強韌化機制如下：

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

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

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

與高溫形變熱處理相比較，低溫形變熱處理具有如下優點：

1)能極大地提高鋼的強度極限、屈服極限和疲勞極限。

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

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

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備，因此在一些大型、形狀復雜的產品生產上較難實施。主要用于一些形狀簡單的超高強度鋼板、棒材、線材生產（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（如導彈及火箭的外殼）生產。低溫形變等溫淬火雖然得到的強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度結構鋼制造的小型零件。