隨著機械工業(yè)的不斷發(fā)展，對金屬材料的要求也越來越高，如何在材料以及熱處理工藝既定的前提下盡量提高金屬工件的機械性能及使用壽命，這成為很多熱處理行業(yè)前沿人士思考并探索的問題。

一、問題的提出：

鋼材在熱處理工藝之后，其硬度及機械性能均大大提高，但熱處理后依然有殘存的以下問題：

1、殘余奧氏體。其比例大約有10%-20%，由于奧氏體很不穩(wěn)定，當受到外力作用或環(huán)境溫度改變時，易轉變?yōu)轳R氏體，而奧氏體與馬氏體的比容不一樣，將造成材料的不規(guī)則膨脹，降低工件的尺寸精度。

2、組織晶粒粗大，材料碳化物固溶過飽和。

3、殘余內(nèi)應力。熱處理后的殘余內(nèi)應力將降低材料的疲勞強度以及其他機械性能，在應力釋放過程中且易導致工件的變形。

二、深冷工藝的優(yōu)點：

經(jīng)過國內(nèi)外許多金屬材料研究者的不懈研究，深冷及超深冷處理工藝被認為是解決以上問題的好方法，其優(yōu)點如下：

1、它使硬度較低的殘余奧氏體轉變?yōu)檩^硬的、更穩(wěn)定的、耐磨性和抗熱性更高的馬氏體。

2、馬氏體的晶界、晶界邊緣、晶界內(nèi)部分解、細化，析出大量超細微的碳化物，過飽和的

馬氏體在深冷的過程中，過飽和度降低，析出的超細微碳化物，與基體保持共格關系，能使馬氏體晶格畸變并減小，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；同時由于超細微的碳化物析出，均勻分布在馬氏體基體上，減弱了晶界催化作用，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(fā)揮了晶界強化作用。從而使材料的綜合力學性能得到三個方面的提高：材料的韌性改善，沖擊韌性高,基體抗回火穩(wěn)定性和抗疲勞性得到提高；耐磨損的性能得到提高；尺寸穩(wěn)定性提高。從而達到了強化基體，改善熱處理質量，減少回火次數(shù)，延長模具壽命的目的。

3、材料經(jīng)深冷處理后內(nèi)部熱應力和機械應力大為降低，并且由于降溫過程中使微孔或應力集中部位產(chǎn)生了塑性流變，而在升溫過程中會在此類空位表面產(chǎn)生壓應力，這種壓應力可以大大減輕缺陷對工件局部性能的損害，從而有效地減少了金屬工件產(chǎn)生變形、開裂的可能性。