隨著機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)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(jī)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(jī)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(dāng)受到外力作用或環(huán)境溫度改變時(shí)，易轉(zhuǎn)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(yīng)力。熱處理后的殘余內(nèi)應(yīng)力將降低材料的疲勞強(qiáng)度以及其他機(jī)械性能，在應(yīng)力釋放過程中且易導(dǎo)致工件的變形。

二、深冷工藝的優(yōu)點(diǎn)：

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(rèn)為是解決以上問題的好方法，其優(yōu)點(diǎn)如下：

1、它使硬度較低的殘余奧氏體轉(zhuǎn)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(xì)化，析出大量超細(xì)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(xì)微碳化物，與基體保持共格關(guān)系，能使馬氏體晶格畸變并減小，微觀應(yīng)力降低，而細(xì)小彌散的碳化物在材料塑性變形時(shí)可以阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而強(qiáng)化基體組織；同時(shí)由于超細(xì)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(xì)化既減弱了雜質(zhì)元素在晶界的偏聚程度，又發(fā)揮了晶界強(qiáng)化作用。從而使材料的綜合力學(xué)性能得到三個(gè)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(dá)到了強(qiáng)化基體，改善熱處理質(zhì)量，減少回火次數(shù)，延長(zhǎng)模具壽命的目的。

3、材料經(jīng)深冷處理后內(nèi)部熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力大為降低，并且由于降溫過程中使微孔或應(yīng)力集中部位產(chǎn)生了塑性流變，而在升溫過程中會(huì)在此類空位表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，這種壓應(yīng)力可以大大減輕缺陷對(duì)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。