亞溫淬火是亞共析鋼在Ac1~Ac3溫度之間兩相區內加熱，經充分保溫后淬火，又稱臨界區淬火。亞溫淬火是根據亞共析鋼在加熱到奧化體和鐵素體兩相區后進行淬火的工藝。為了消除機加應力和為淬火作好組織準備。則在淬火前要進行正火，然后在<800 ℃進行淬火并直接在鹽水中冷透，使淬火組織中保留有15~20%未溶鐵素體。既保證了硬度，減少了變形，又防止了裂紋。
許多熱處理新工藝已作為鋼的強韌化手段而發展起來，利用韌性相的復合組織即為其中之一。亞溫淬火就是利用韌性相鐵素體的存在而顯示出其工藝的生命力。亞溫淬火可稱為亞共析鋼的不完全淬火、兩相(α+γ)區淬火或臨界區淬火。亞溫淬火所獲得的組織為馬氏體一鐵素體雙相組織。
按經典熱處理的觀念，亞共析鋼淬火必須進行完全奧氏體化，即完全淬火，而不允許有鐵素體存在。因此，(α+γ)兩相區對亞共析鋼淬火而言曾是一個禁區，亦即亞共析鋼不允許進行不完全淬火，理由是鐵素體的存在使鋼的性能變壞。
然而，國內外的研究結果表明，亞溫淬火的優點不僅打破"禁區"這一陳舊觀念，而且成為強韌化的基礎。對結構鋼進行亞溫淬火，獲得在馬氏體基底上保留少量彌散分布的鐵素體組織，其優點可歸納為以下幾方面:第一，提高鋼在室溫和低溫下的沖擊韌性，從而擴大材料的使用范圍;第二，降低鋼的冷脆轉變溫度，材料可在更低的溫度下處于韌性狀態;第三，抑制鋼的可逆回火脆性，因而可以降低調質件的回火溫度而使強度得到恢復，從而在不犧牲強度的前提下獲得高韌性。
在正常的完全淬火與回火之間增加一次或多次加熱溫度在Ac1~Ac3之間的亞溫淬火，可以顯著提高鋼的韌性，降低脆性變溫度，減少高溫回火脆性。
1、亞溫淬火細化了晶粒，得到適量的均勻分布的細小鐵素體組織，阻抑裂紋擴展，ak值與回火溫度成正比例增加，與常規淬火工藝比，獲得相等硬度可用較低回火溫度，兼有更高韌性，且可抑制應力集中與阻礙裂紋萌生及擴展;
2、亞溫淬火組織中存在未溶鐵素體，使奧氏體中碳和合金元素含量增加，淬火后存在少量穩定的殘余奧氏體，亦可阻止裂紋的萌生與擴展;
3、亞溫淬火可降低有害雜質元素在奧氏體晶界偏聚，起到凈化晶界作用;
4、亞溫淬火溫度低，經形變淬火而細化了的未溶鐵素體可阻止晶粒長大，沿淬火前原粗大奧氏體晶界可形成極細的奧氏體晶粒，晶粒細化，晶界增多，故單位界面上有害雜質元素含量降低，有利于增加強韌性，降低缺口敏感性。
5、使引起可逆回火脆性的P、Si、Sb等雜質富集在鐵素體中，減少它們在奧氏體晶界上的偏聚機會，降低晶界脆性。
亞溫淬火新工藝對鋼的原始組織有一定的要求，原始組織為調質態時，亞溫淬火可獲得良好的效果。亞溫淬火的加熱溫度以略低于Ac3為最佳，淬火組織中保留少量韌性鐵素體。若接近于Ac1的溫度加熱，則組織中將會存在大量未溶鐵素體，將使鋼的性能變壞。亞溫淬火后的回火溫度以500~600℃的效果為最佳。
亞共析鋼，亞溫淬火能實現鐵素體+共析點轉變的馬氏體可以將機械性能達到亞溫淬火的最佳狀態，尤其是可以得到較高的沖擊功，這一點在中碳鋼及中碳合金鋼中表現的較明顯。相對于調質組織狀態性能，亞溫淬火不可能得到較高的屈服強度，因此屈強比較低，強度較低;疲勞壽命較低。在某些特定情況下，是可以以這種組織狀態使用。
影響亞溫淬火強韌化效果的因素頗多，諸如鋼中含碳量的影響、原始組織的影響等。通過改變材料的成分、采用形變亞溫淬火和調整亞溫淬火前的熱處理規范(包括預處理的加熱溫度、保溫時間和冷卻方式)等工藝，以控制α相形態的方法可以獲得定向相間分布的兩相纖維狀復合組織、針狀α相，從而獲得材料所需性能。
文章來源：亞溫淬火