一、深冷定義及原理

      深冷處理就是利用液氮（-196℃）作為冷卻介質將淬火后的金屬材料的冷卻過程繼續下去，達到遠低于室溫的某一溫度，從而達到改善金屬材料的性能的目的。深冷處理技術是近年來興起的一種改善金屬工件性能的新工藝技術。對于金屬材料來說，原子之間具有正常的分布和吸引力，但是原子運動的動能總是在一定程度上打破原子正常分布和吸引力，要消除這種原子動能的不利影響，深冷處理是目前最有效、最經濟的技術手段。

      在深冷處理過程中，大量的殘留奧氏體轉變為馬氏體，特別是過飽和的亞穩定馬氏體在從-196℃至室溫過程中會降低過飽和度，析出彌散、尺寸僅為20～60Å并與基體保持共格關系的超微細碳化物，可以使馬氏體晶格畸變減少，微觀應力降低，而細小彌散的碳化物在材料塑性變形時可以阻礙位錯運動，從而強化基體組織。同時由于超微細碳化物顆粒析出，均勻分布在馬氏體基體上，減弱了晶界脆化作用，而基體組織的細化既減弱了雜質元素在晶界的偏聚程度，又發揮了晶界強化作用，從而改善了高速鋼的性能，使硬度、沖擊韌性和耐磨性都顯著提高。

      深冷技術的改進效果不限于工件表面，它滲入工件內部，體現的是整體效應，所以可對工件進行重磨，反復使用，而且對工件還有減少淬火應力和增強尺寸穩定性作用。

二、深冷技術的發展歷史

      在20世紀初，國外就開始研究用過度冷卻的方法改變鋼的組織和性能。在1938年，A II.LYJIREB首先提出高速工具鋼深冷處理的建議，并在理論上提出了冷到-80℃的理論根據。美國在20世紀50年代已經開始深冷處理對金屬性能影響的研究。60年代末，美國路易斯安娜理工大學機械工程系F.Barron教授對5種合金鋼52100，D-2，A-2，M-2和O-1進行了細致地研究。通過對比深冷處理與未深冷處理的試樣發現，深冷處理后的硬度雖然增加有限，但其磨粒磨損抗力卻有顯著提高。如經-84℃處理后的試樣耐磨性比未處理的要提高2.0~6.6倍，經-190℃處理的試樣耐磨性比-84℃處理的還要提高2.6倍。實際生產中也證實了F.Barron的研究結論的正確性。Dayton公司在其生產報告中明確指出：采用-310℃F處理的沖頭壽命可提高一倍。美國材料開發有限公司于1966年10月，開始利用深冷處理方法來處理承受磨損的工具和零件。70年代美國休斯航空公司、通用動力公司、通用汽車公司、Steelcase及日本Cannon等公司均使用深冷處理技術，特別是Metarials Improvement Inc,則成為專門從事深冷處理的專業性公司。前蘇聯也是較早采用深冷處理技術來提高高速鋼刀具使用壽命的國家。

      20世紀80年代，澳大利亞、羅馬尼亞、德國、新加坡、英國等國家的學者對深冷處理的工藝、機理都做了一定的研究，研究結果普遍認為深冷處理可使材料的性能明顯提高[2~8]。

三、 深冷技術原理

      對金屬材料進行深冷處理可以明顯改善其組織結構，提高機械物理性能，其深冷處理效果是通過以下幾個方面達到的。

（1）、殘余奧氏體轉變為馬氏體

      殘余奧氏體，是金屬材料在淬火后留下的，含量一般在13~45%之間。眾所周知，殘余奧氏體是不穩定結構，限制了材料硬度和耐磨性，在受冷受熱時會分解轉化，致使模具的體積發生膨脹與變形，幾何尺寸不穩定。

      常規的淬火處理，冷至室溫后，會留下相當數量的殘余奧氏體，通過深冷處理，可以使殘余奧氏體基本轉變為馬氏體。根據相關部門檢測，以深冷處理后殘余奧氏體僅存1-5%，其轉化率達到90~100%，對于含碳量<0.3~0.4的鋼種，深冷處理就可以實現殘余奧氏體百分之百的轉變

技術參數表

注：1、控制方式:人工/智能(可接計算機)    2、液氮制冷。