在熱處理中，深冷處理系統(tǒng)的作用機(jī)制如下：

　　1、提高工件的硬度和強(qiáng)度

　　從某種意義上說(shuō)，深冷處理是淬火的延續(xù)。在常溫下，通過(guò)降低溫度，MF點(diǎn)材料可以繼續(xù)完成A向M的轉(zhuǎn)換。例如，一些高碳高合金鋼和低合金滲碳鋼的MF點(diǎn)相對(duì)較低。常規(guī)淬火后，殘余奧氏體可達(dá)25%甚至更高。通過(guò)持續(xù)轉(zhuǎn)換，RC1-3度甚至HRC5-6度通常可以增加。

　　納米其他極細(xì)滲碳體沉淀在馬氏體基材中，少量提高了工件的硬度。上海交通大學(xué)錢士強(qiáng)用16Mn實(shí)驗(yàn)，基本拋開(kāi)了殘奧會(huì)變化的影響。與非深冷工件相比，幾個(gè)深冷工件的硬度提高了HRC1.5度左右，這表明極細(xì)滲碳體的彌漫分布對(duì)組織起到了擴(kuò)散和強(qiáng)化的作用。

　　結(jié)合材料手冊(cè)，當(dāng)材料硬度超過(guò)HRC50時(shí)，我們可以看到鉻鋼、鉻釩鋼和鉻鉬鋼的抗拉強(qiáng)度一般在30MPA上下增加，每次硬度增加HRC0.5度。

　　提高大件的整體硬度，提高硬化深度。

　　2、確保工件尺寸精度

　　隨著時(shí)間的推移和外力的作用，殘余奧氏體是一種不穩(wěn)定的組織，其部分將轉(zhuǎn)化為馬氏體，影響工件的尺寸精度。干式液氮罐

　　奧氏體比率：0.12120.0033(%C)w(C)%=0-2

　　馬氏體比例：0.12710.0025(%C)w(C)%=0-2

　　一般情況下，根據(jù)上述公式估計(jì)，奧氏體全部轉(zhuǎn)化為馬氏體，體積增加了4%左右。假設(shè)熱處理后有10%的殘奧會(huì)，如果全部轉(zhuǎn)化為馬氏體，體積會(huì)膨脹0.4%。深度冷卻處理可以使殘奧會(huì)保持在5%甚至3%以下，在后續(xù)加工和使用中很難改變殘奧會(huì)。因此，工件的精度大大提高。

　　在工件使用過(guò)程中，材料內(nèi)部的點(diǎn)缺陷和位置也會(huì)發(fā)生變化。

　　采用極低溫深冷處理，驅(qū)動(dòng)原點(diǎn)缺陷產(chǎn)生塑性流變，減少位置缺陷。采用正電子吞沒(méi)技術(shù)測(cè)量深冷后位置表的濃度變化。深冷前正電子壽命為298s，深冷后163.4s，可以看出，深冷處理降低了近一半的位置濃度，從而提高了工件的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，甚至避免了位置組造成的微裂紋。(這也是改變一些有色金屬電阻的原因。)

　　3、提高工件的耐磨性

　　硬度提高了，高硬度的馬氏體比奧氏體更耐磨。W18CR4V\CR12等材料在硬度從HV600提高到HV800時(shí)，其相對(duì)耐磨性分別提高了15%至20%。

　　分析并擴(kuò)散了大量分布在馬氏體位錯(cuò)線和雙晶帶上的極細(xì)滲碳體，對(duì)馬氏體基材起到釘釘和支撐的作用。即使冷卻有時(shí)沒(méi)有顯著提高工件的硬度，我們也能清楚地看到其耐磨性的提高。

　　通常情況下，高碳高合金工件的耐磨性提高50%。

　　4、提高工件的沖擊韌性

　　低溫收縮導(dǎo)致材料晶格常數(shù)縮小。馬氏體基體上沉淀了納米其它極細(xì)滲碳體，馬氏體軸比下降。經(jīng)過(guò)深冷處理(-196℃保溫10小時(shí))，陳長(zhǎng)峰和李士燕的實(shí)驗(yàn)證明，T12的馬氏體軸比保持在1.027，而非深冷軸比保持在1.038。在李雄和李士燕的另一個(gè)高速鋼W6CR5MO4V2的深冷試驗(yàn)中，

　　與上述試驗(yàn)一樣，馬氏體的碳含量從0.49%下降到0.32%，未冷卻的馬氏體雙晶寬度為20-70nm。深度冷卻后，馬氏體雙晶總寬度小于10-20nm，晶體明顯細(xì)化。而且雙晶帶上積累的滲碳顆粒大小為6-10nm。晶體越密，細(xì)晶帶來(lái)的強(qiáng)度就越大。

　　降低位置濃度，減少點(diǎn)缺陷也是提高工件沖擊韌性的原因之一。

　　5、改善工件內(nèi)應(yīng)力分布，改善疲勞極限

　　通過(guò)細(xì)化組織、擴(kuò)散滲碳體分布、減少點(diǎn)缺陷等變化，深冷處理再次分配工件內(nèi)部應(yīng)力，改變某些應(yīng)力狀態(tài)。

　　當(dāng)工件從深冷溫度升高并通過(guò)正常溫度淬火時(shí)，相當(dāng)于消除應(yīng)力的近200度溫差。從某種意義上說(shuō)，整個(gè)過(guò)程的長(zhǎng)、慢、冷都類似于人工時(shí)效。

　　在深冷過(guò)程中，降溫速度和升溫速度控制是非常重要的，以提高深冷處理消除應(yīng)力的效果。

　　6、提高工件的耐腐蝕性

　　對(duì)晶體進(jìn)行深冷處理細(xì)化，晶界細(xì)化可降低晶間腐蝕的機(jī)率。

　　它轉(zhuǎn)移了多余的自由能量，減少了奧氏體和馬氏體之間的二相電位差，減少了電化學(xué)反應(yīng)的機(jī)會(huì)。l降低了組織內(nèi)部的應(yīng)力，使組織更加均勻，減少了應(yīng)力腐蝕的機(jī)會(huì)。

　　降低位置濃度能有效降低氫氣在組織內(nèi)聚集的機(jī)會(huì)。

　　還有其他小方面，比如降低熱處理后切割或切割的風(fēng)險(xiǎn)，提高工件的拋光性能，提高工件的頑固性。對(duì)于一些需要三次淬火的模具工件，深冷處理也可以減少淬火過(guò)程。