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  20世紀(jì)二三十年代以來，伴隨著材料科學(xué)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(duì)金屬的強(qiáng)度和韌性很難同時(shí)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(qiáng)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(qiáng)度和韌性的獨(dú)特?zé)崽幚矸椒ā?nbsp;
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(qiáng)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(shí)間，然后再把零件加熱到不致降低零件機(jī)械性能的某一溫度（通常為80℃～190℃），保溫一段時(shí)間并重復(fù)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(jìn)行冷處理，先水浴后再置于處理槽當(dāng)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(shí)間按每英寸體積為1小時(shí)計(jì)算。保溫后取出放入熱水中快速加熱。 
    在美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本等國(guó)，不但把深冷技術(shù)用于高速鋼、軸承鋼、模具鋼，以提高材料的耐磨性和強(qiáng)韌性，進(jìn)而提高工件的整體使用壽命，同時(shí)還利用深冷技術(shù)對(duì)鋁合金、銅合金、硬質(zhì)合金、塑料、玻璃等進(jìn)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(jī)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(zhuǎn)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(shí)還有一定量的殘余應(yīng)力存在。它們存在對(duì)工件的使用性能會(huì)產(chǎn)生或多或少的影響，深冷處理能使鋼中奧氏體進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，并能改善和消除鋼中殘余應(yīng)力的分布，析出更多的細(xì)小碳化物，從而起到彌散強(qiáng)化的作用，對(duì)無相變材料能使晶界發(fā)生畸變，從而增強(qiáng)基體性能。 
⑶ 深冷處理的優(yōu)點(diǎn) 
    SSZ處理的****優(yōu)點(diǎn)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(shí)，防止時(shí)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(diǎn)： 
① γR在實(shí)質(zhì)上已近乎****轉(zhuǎn)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(jìn)行了組織的細(xì)化和細(xì)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(xiàng)  
① 不得將淬火時(shí)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(yīng)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(yīng)回火，高速鋼可在回火一次后進(jìn)行深冷處理。  
深 冷 處 理 設(shè) 備
⑴ 冷處理設(shè)備的發(fā)展 
    在國(guó)外，冷處理在18世紀(jì)**已被瑞士人應(yīng)用于鐘表制造業(yè)，而深冷處理直到1937年才被世人所認(rèn)識(shí)，深冷處理最早應(yīng)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(yīng)用，并研制開發(fā)了相應(yīng)的冷處理專用設(shè)備。其過程經(jīng)歷了從自然氣氛到人工制冷到深冷機(jī)組到液氮做介質(zhì)的深冷等幾個(gè)階段。目前在國(guó)外，深冷專業(yè)設(shè)備已形成產(chǎn)業(yè)化。深冷處理也已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療方面并開發(fā)了多種專用設(shè)備。大型的深冷機(jī)組已成功應(yīng)用在油泵油嘴行業(yè)，工藝溫度也從-80℃達(dá)到-130℃。 
⑵ 深冷處理設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀  
  目前在國(guó)外，深冷處理已廣泛應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化大生產(chǎn)，其設(shè)備分周期式和連續(xù)式兩種，其中周期式應(yīng)用比較廣泛。 
    在國(guó)內(nèi)，設(shè)備主要是干冰制冷和制冷機(jī)組制冷，使用溫度為0℃到-130℃，這種設(shè)備是以氟利昂或溴化鋰做制冷劑，設(shè)備自身體積大，投資高，運(yùn)行費(fèi)用大，并對(duì)環(huán)境有污染。1987年航空部3037T參照國(guó)外技術(shù)設(shè)計(jì)了“QLJ-130℃深冷處理機(jī)組”。2005年中科法威普開發(fā)了SXL系列“液氮?dú)饣�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(yùn)行費(fèi)用低，已在食品、醫(yī)療和工業(yè)研究中成功應(yīng)用，并取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 
國(guó) 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 
    目前國(guó)內(nèi)外在對(duì)深冷處理的研究上主要是著重于對(duì)其的應(yīng)用，美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本和德國(guó)等很早**將深冷技術(shù)運(yùn)用于生產(chǎn)，但對(duì)其提高工件性能的機(jī)理研究較少且不全面。國(guó)外對(duì)深冷處理機(jī)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(diǎn)****性看法：⑴深冷處理可使殘余奧氏體轉(zhuǎn)化為馬氏體；⑵晶粒細(xì)化；⑶有細(xì)小彌散的碳化物析出。 
    當(dāng)時(shí)，大和久重雄博士提出的機(jī)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(xì)小彌散碳化物的尺寸，碳化物的析出地點(diǎn)，碳化物的晶體結(jié)構(gòu)以及深冷處理對(duì)晶體中微觀缺陷的影響等均未加明示。 
    美國(guó)路易斯安娜理工大學(xué)F.BARRON教授的研究也認(rèn)為深冷處理不僅可以使殘余奧氏體轉(zhuǎn)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(diǎn)。 
研 究 動(dòng) 向
    目前，深冷處理工藝研究已突破黑色金屬領(lǐng)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(jié)合，與其他多種設(shè)備相配套，應(yīng)用范圍正日益擴(kuò)大，前景廣闊。 
    深冷處理主要是改變材料的微觀結(jié)構(gòu)，從而提高其綜合性能，充分發(fā)揮材料的潛能，其轉(zhuǎn)變機(jī)理還有待進(jìn)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(rèn)識(shí)，但其應(yīng)用目前仍有較大的局限性，其原因在于深冷處理裝備的嚴(yán)重滯后。因此，我們的主攻方向是開發(fā)相應(yīng)的深冷處理裝備，使該工藝應(yīng)用于實(shí)踐成為可能。同時(shí)，拓展深冷處理工藝與其他工藝和設(shè)備的綜合利用，進(jìn)而提高產(chǎn)品性能，使壽命大幅度提高。