工具鋼臥式深冷爐隨著機械工業(yè)的不斷發(fā)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(yè)前沿人士思考并探索的問題。鋼材在熱處理工藝之后其硬度及機械性能均大大提高，但熱處理后依然有殘存的以下問題：
　　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，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度以及其他機械性能，在應(yīng)力釋放過程中且易導(dǎo)致工件的變形。
如何解決這些問題，經(jīng)過國內(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為是解決這些問題的方法。

工具鋼臥式深冷爐采用傳統(tǒng)的時效工藝可以提高體積穩(wěn)定性, 但這種方法有其局限性。時效時間過長, 時效溫度太高, 抗拉強度和硬度均會下降。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) 之間的對立關(guān)系。為此, 我們嘗試對活塞進行深冷處理, 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, 部分強化相粒子重新填充晶界, 同時產(chǎn)生大量位錯。組織碎化及強化相粒子的再分布, 使基體組織變得更致密, 于是活塞的強度和硬度得到提高。位錯自身的相互纏繞、相互作用以及晶界、強化相之間的相互作用增強了組織結(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, 部分強化相粒子重新填充晶界, 同時產(chǎn)生大量位錯。組織碎化及強化相粒子的再分布, 使基體組織變得更致密, 于是活塞的強度和硬度得到提高。位錯自身的相互纏繞、相互作用以及晶界、強化相之間的相互作用增強了組織結(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)用目的是通過深冷處理/冷處理以增強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值。