工具鋼臥式深冷爐隨著機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)金屬材料的要求也越來(lái)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(wèn)題。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(wèn)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(guò)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(guò)程中且易導(dǎo)致工件的變形。
如何解決這些問(wèn)題，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外許多金屬材料研究者的不懈研究，超深冷處理工藝被認(rèn)為是解決這些問(wèn)題的方法。

工具鋼臥式深冷爐采用傳統(tǒng)的時(shí)效工藝可以提高體積穩(wěn)定性, 但這種方法有其局限性。時(shí)效時(shí)間過(guò)長(zhǎng), 時(shí)效溫度太高, 抗拉強(qiáng)度和硬度均會(huì)下降。好的方法是能協(xié)調(diào)活塞的體積穩(wěn)定性與室溫性能(尤其是硬度) 之間的對(duì)立關(guān)系。為此, 我們嘗試對(duì)活塞進(jìn)行深冷處理, 結(jié)果表明, 深冷處理不但提高了活塞的體積穩(wěn)定性, 其性能也有所改善。
在深冷處理過(guò)程中, 由于激冷、激熱, 在活塞內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力, 并造成應(yīng)力集中, 致使基體組織碎化, 部分強(qiáng)化相粒子重新填充晶界, 同時(shí)產(chǎn)生大量位錯(cuò)。組織碎化及強(qiáng)化相粒子的再分布, 使基體組織變得更致密, 于是活塞的強(qiáng)度和硬度得到提高。位錯(cuò)自身的相互纏繞、相互作用以及晶界、強(qiáng)化相之間的相互作用增強(qiáng)了組織結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性, 因此活塞的體積穩(wěn)定性得以提高。在深冷處理過(guò)程中, 由于激冷、激熱, 在活塞內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力, 并造成應(yīng)力集中, 致使基體組織碎化, 部分強(qiáng)化相粒子重新填充晶界, 同時(shí)產(chǎn)生大量位錯(cuò)。組織碎化及強(qiáng)化相粒子的再分布, 使基體組織變得更致密, 于是活塞的強(qiáng)度和硬度得到提高。位錯(cuò)自身的相互纏繞、相互作用以及晶界、強(qiáng)化相之間的相互作用增強(qiáng)了組織結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性, 因此活塞的體積穩(wěn)定性得以提高。
通常的應(yīng)用目的是通過(guò)深冷處理/冷處理以增強(qiáng)金屬工件的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性，使刀具、刃具、模具、精密機(jī)械零件、油嘴、齒輪、軸承等的使用壽命得到若干倍地提高。
     －196℃液氮深冷處理可使組織發(fā)生明顯變化，有效促使殘留奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變及超細(xì)碳化物的析出，使產(chǎn)品獲得較佳的綜合力學(xué)性能，深冷處理后產(chǎn)品的使用壽命較常規(guī)熱處理提高四倍以上，具有十分重要的使用價(jià)值。