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  20世紀二三十年代以來，伴隨著材料科學的迅速發(fā)展，熱處理原理和工藝日趨成熟，常規(guī)的熱處理工藝對金屬的強度和韌性很難同時有較大提高，只是以犧牲一方面性能來換取另一方面的性能，但很多的情況下，現(xiàn)有材料的強度和韌性尤其是耐蝕性不是十分的理想。金屬深冷工藝的提出，讓人們看到了一種提高金屬強度和韌性的獨特熱處理方法。 
⑴  何謂深冷處理（SSZ） 
    所謂冷處理，一般將0～100℃的冷處理定義為普通冷處理，將-130℃以下的處理稱為深冷處理，它是**新的強韌化處理工藝之一。深冷處理按照工藝可分為深冷急熱法和冷熱循環(huán)法兩種。冷熱循環(huán)穩(wěn)定化處理是先將零件冷卻到—40℃～—90℃或者更底的溫度，保溫一定時間，然后再把零件加熱到不致降低零件機械性能的某一溫度（通常為80℃～190℃），保溫一段時間并重復多次這種循環(huán)過程。“冷處理急熱法”是日本大和久重雄提出的方法，該方法是將工、模具淬火后，不立即進行冷處理，先水浴后再置于處理槽當中于—80℃或—180℃下處理。即—80℃為普通冷處理；—180℃為深冷處理，保溫時間按每英寸體積為1小時計算。保溫后取出放入熱水中快速加熱。 
    在美國、前蘇聯(lián)、日本等國，不但把深冷技術用于高速鋼、軸承鋼、模具鋼，以提高材料的耐磨性和強韌性，進而提高工件的整體使用壽命，同時還利用深冷技術對鋁合金、銅合金、硬質合金、塑料、玻璃等進行深冷改性。改善均勻性、穩(wěn)定尺寸、減小變形、提高使用壽命。 
⑵ 深冷處理機理 
    鋼的淬火過程**是使鋼獲得馬氏體的過程，而淬火不能使鋼中奧氏體全部轉變?yōu)榇慊鸾M織，各種鋼材熱處理后都有部分奧氏體殘存，其殘存量隨鋼種及加熱溫度不同而變化，同時還有一定量的殘余應力存在。它們存在對工件的使用性能會產(chǎn)生或多或少的影響，深冷處理能使鋼中奧氏體進一步轉變?yōu)轳R氏體，并能改善和消除鋼中殘余應力的分布，析出更多的細小碳化物，從而起到彌散強化的作用，對無相變材料能使晶界發(fā)生畸變，從而增強基體性能。 
⑶ 深冷處理的優(yōu)點 
    SSZ處理的****優(yōu)點是因γR的馬氏體化使得工件硬度升高，從而提高了工件的耐蝕磨碎性能。同時，防止時效變形，帕倫博士的研究表明，經(jīng)深冷處理的工件具有下述優(yōu)點： 
① γR在實質上已近乎****轉變?yōu)镸； 
② 與未經(jīng)SSZ處理的工件或經(jīng)普通冷處理之工件相比耐磨性得以提高； 
③ 進行了組織的細化和細小碳化物的析出過程； 
④ 硬度與CSZ處理工件幾乎相同。 
⑷ 深冷處理注意事項  
① 不得將淬火時未冷至室溫的工件直接放入深冷裝置，以免開裂。 
② 冷至室溫的工件應盡快放入深冷裝置，以免使奧氏體穩(wěn)定化，影響處理效果。 
③ 一般鋼深冷處理前不應回火，高速鋼可在回火一次后進行深冷處理。  
深 冷 處 理 設 備
⑴ 冷處理設備的發(fā)展 
    在國外，冷處理在18世紀**已被瑞士人應用于鐘表制造業(yè)，而深冷處理直到1937年才被世人所認識，深冷處理最早應用于醫(yī)療上，直到70年代才逐步在金屬材料熱處理上廣泛應用，并研制開發(fā)了相應的冷處理專用設備。其過程經(jīng)歷了從自然氣氛到人工制冷到深冷機組到液氮做介質的深冷等幾個階段。目前在國外，深冷專業(yè)設備已形成產(chǎn)業(yè)化。深冷處理也已廣泛應用于醫(yī)療方面并開發(fā)了多種專用設備。大型的深冷機組已成功應用在油泵油嘴行業(yè)，工藝溫度也從-80℃達到-130℃。 
⑵ 深冷處理設備的應用現(xiàn)狀  
  目前在國外，深冷處理已廣泛應用并實現(xiàn)了工業(yè)化大生產(chǎn)，其設備分周期式和連續(xù)式兩種，其中周期式應用比較廣泛。 
    在國內(nèi)，設備主要是干冰制冷和制冷機組制冷，使用溫度為0℃到-130℃，這種設備是以氟利昂或溴化鋰做制冷劑，設備自身體積大，投資高，運行費用大，并對環(huán)境有污染。1987年航空部3037T參照國外技術設計了“QLJ-130℃深冷處理機組”。2005年中科法威普開發(fā)了SXL系列“液氮氣化型深冷處理箱”。裝置可在0到-196℃溫度范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，該裝置投資少，運行費用低，已在食品、醫(yī)療和工業(yè)研究中成功應用，并取得可觀的經(jīng)濟效益。 
國 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 
    目前國內(nèi)外在對深冷處理的研究上主要是著重于對其的應用，美國、前蘇聯(lián)、日本和德國等很早**將深冷技術運用于生產(chǎn)，但對其提高工件性能的機理研究較少且不全面。國外對深冷處理機理的研究主要集中在工具鋼上，70年代日本大和久重雄博士曾提出了3點****性看法：⑴深冷處理可使殘余奧氏體轉化為馬氏體；⑵晶粒細化；⑶有細小彌散的碳化物析出。 
    當時，大和久重雄博士提出的機理不很全面，也不明確，如深冷處理過程中，馬氏體是變溫形成還是等溫形成，細小彌散碳化物的尺寸，碳化物的析出地點，碳化物的晶體結構以及深冷處理對晶體中微觀缺陷的影響等均未加明示。 
    美國路易斯安娜理工大學F.BARRON教授的研究也認為深冷處理不僅可以使殘余奧氏體轉化為馬氏體，而且還可使馬氏體析出彌散碳化物，但仍沒有表明所析出碳化物的尺寸，類型和****的析出地點。 
研 究 動 向
    目前，深冷處理工藝研究已突破黑色金屬領域，在有色金屬，粉末冶金制品等方面也取得了較大的研究成果。深冷處理正逐漸與其他多種工藝相結合，與其他多種設備相配套，應用范圍正日益擴大，前景廣闊。 
    深冷處理主要是改變材料的微觀結構，從而提高其綜合性能，充分發(fā)揮材料的潛能，其轉變機理還有待進一步探討，組織中殘余奧氏體的數(shù)量及作用是目前深冷處理的主要方向。 
    深冷處理的主要原理及作用現(xiàn)在已被人們認識，但其應用目前仍有較大的局限性，其原因在于深冷處理裝備的嚴重滯后。因此，我們的主攻方向是開發(fā)相應的深冷處理裝備，使該工藝應用于實踐成為可能。同時，拓展深冷處理工藝與其他工藝和設備的綜合利用，進而提高產(chǎn)品性能，使壽命大幅度提高。