深冷處理是將金屬在－185℃下進行處理，使柔軟的殘餘奧氏體幾乎全部轉變成高強度的馬氏體，並能減少表麵疏鬆，降低表麵粗糙度的一個熱處理後工序，當這個工序完成後，不僅僅是表麵，幾乎可以使整個金屬的強度增加，耐磨性增加，韌性增加，其他性能指標改善，從而使得模具和刀具翻新數次後仍然具有高的耐磨性和高的強度，壽命成倍增加。而未進行深冷處理的刀剪產品，翻新後壽命會顯著降低。
深冷處理的機理
1、消除殘餘奧氏體：
一般淬火回火後的殘餘奧氏體在8～20％左右，殘餘奧氏體會隨著時間的推移進一步馬氏體化，在馬氏體轉變過程中，會引起體積的膨脹，從而影響到尺寸精度，並且使晶格內部應力增加，嚴重影響到金屬性能，深冷處理一般能使殘餘奧氏體降低到2％以下，消除殘餘奧氏體的影響。如果有較多的殘餘奧氏體，強度降低，在周期應力作用下，容易疲勞脫落，造成附近碳化物顆粒懸空，很快與基體脫落，產生剝落坑，形成較大粗糙度的表麵。
2、填補內部空隙，使金屬表麵積即耐磨麵增大：
深冷處理使得馬氏體填補內部空隙，使得金屬表麵更加密實，使耐磨麵積增加，晶格更小，合金成分析出均勻，淬火層深度增加，而且不僅僅是表麵，使翻新次數增加，壽命提高。
3、析出碳化物顆粒：
深冷處理不僅減少殘餘馬氏體，還可以析出碳化物顆粒，而且可細化馬氏體孿晶，由於深冷時馬氏體的收縮迫使晶格減少，驅使碳原子的析出，而且由於低溫下碳原子擴散困難，因而形成的碳化物尺寸達納米級，並附著在馬氏體孿晶帶上，增加硬度和韌性。深冷處理後金屬的磨損形態與未深冷的金屬顯著不同，說明它們的磨損機理不同。
深冷處理可以使絕大部分殘餘奧氏體馬氏體化，並在馬氏體內析出高彌散度的碳化物顆粒，伴隨著基體組織的細微化，這種改變無法用傳統的金屬學，相變理論來解釋，也不是以原子擴散形式來進行的，一般 -160℃～－180℃下，原子已經失去了擴散能力，隻能以物理學能量觀點來解釋，其轉變機理目前尚未研究清楚。因此有待人們進一步探討。
4、減少殘餘應力。
5、使金屬基體更加穩定。
6、使金屬材料的強度、韌性增加
7、使金屬硬度提高約HRC1～2
8、紅硬性顯著增加。
深冷處理工藝
隨著機械工業的不斷發展，對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械性能及使用壽命，這成為很多熱處理行業前沿人士思考並探索的問題。
一、問題的提出：
鋼材在熱處理工藝之後，其硬度及機械性能均大大提高，但熱處理後依然有殘存的以下問題：
1、殘餘奧氏體。其比例大約有10%-20%，由於奧氏體很不穩定，當受到外力作用或環境溫度改變時，易轉變為馬氏體，而奧氏體與馬氏體的比容不一樣，將造成材料的不規則膨脹，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、殘餘內應力。熱處理後的殘餘內應力將降低材料的疲勞強度以及其他機械性能，在應力釋放過程中且易導致工件的變形。
二、深冷工藝的優點：
經過國內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為是解決以上問題的方法，其優點如下：
1、它使硬度較低的殘餘奧氏體轉變為較硬的、更穩定的、耐磨性和抗熱性更高的馬氏體。
2、馬氏體的晶界、晶界邊緣、晶界內部分解、細化，析出大量超細微的碳化物，過飽和的
馬氏體在深冷的過程中，過飽和度降低，析出的超細微碳化物，與基體保持共格關係，能使馬氏體晶格畸變並減小，微觀應力降低，而細小彌散的碳化物在材料塑性變形時可以阻礙位錯運動，從而強化基體組織；同時由於超細微的碳化物析出，均勻分布在馬氏體基體上，減弱了晶界催化作用，而基體組織的細化既減弱了雜質元素在晶界的偏聚程度，又發揮了晶界強化作用。從而使材料的綜合力學性能得到三個方麵的提高：材料的韌性改善，衝擊韌性高,基體抗回火穩定性和抗疲勞性得到提高；耐磨損的性能得到提高；尺寸穩定性提高。從而達到了強化基體，改善熱處理質量，減少回火次數，延長模具壽命的目的。
3、材料經深冷處理後內部熱應力和機械應力大為降低，並且由於降溫過程中使微孔或應力集中部位產生了塑性流變，而在升溫過程中會在此類空位表麵產生壓應力，這種壓應力可以大大減輕缺陷對工件局部性能的損害，從而有效地減少了金屬工件產生變形、開裂的可能性。
