细化晶粒的热处理方法主要是对方矩管钢材进行快速加热和冷却，以达到抑制晶核长大的一种热处理工艺。主要方法包括循环加热淬火细化和形变热处理细化技术两种。

    （一）形变热处理

    形变热处理也是细化晶粒的一种有效热处理方式，根据变形温度的不同可分为高温形变热处理和低温形变热处理：

    高温形变热处理是将方矩管钢材加热到稍高于AC3温度后保持一段时间达到完全奥氏体化，然后在该温度下以较大的变形量使奥氏体发生强烈变形，并保温一段时间使奥氏体进行起始再结晶，可通过控制高温形变参数以获得所需的形变后相变前的奥氏体组织，并在形变奥氏体晶粒尚未开始长大前淬火和回火，从而获得细小的马氏体组织。

    低温形变热处理是将淬火后的方矩管钢材加热到相变点以下温度时进行大压下量变形，然后加热到AC3以上温度进行短时间保温，奥氏体化后迅速淬火和回火。研究表明，对低、中碳钢，将回火马氏体经80%压缩变形后再奥氏体化，可得到尺寸为0.91μm的奥氏体晶粒，淬火后可获得非常细小的马氏体组织。

    （二）循环加热淬火

    循环加热淬火细化技术是指选择快速加热能够形成奥氏体的最低温度和最短保温时间进行反复加热淬火来细化晶粒的方法。具体工艺是将方矩管钢材由室温加热至稍高于AC3的温度，在此温度下短时间保温进行奥氏体化，然后快速淬火冷却至室温，再重复此过程。由于再结晶奥氏体晶粒细化作用以及快速加热情况下铁素体晶粒有转变为多个奥氏体晶粒的倾向，使晶粒显著细化，而且每循环1次，奥氏体晶粒就得到一定程度的细化，从而获得细小的奥氏体晶粒组织。

    研究表明，当循环淬火2-3次可以使奥氏体晶粒细化到12级以上，一般循环3-4次地细化效果最佳，当循环6-7次，其细化程度最大。循环加热淬火细化晶粒技术的关键在于加热和冷却速度，要求加热和冷却速度快。如果不能实现急热和急冷时，不能明显细化晶粒，晶粒只能达到10μm，而且生产周期较长，操作不方便，在方矩管实际工艺生产受限制较多。

    两种主要方法中，循环加热淬火周期过长，应用难度高于形变热处理。要达到同样程度的细晶尺寸而言，形变热处理显得更容易些，因此也显得更为主要。而其他的细化晶粒的热处理方法还包括多次快速加热冷却、循环加热正火等，但相对次要。