深冷工藝是一種先進(jìn)的技術(shù)，通過(guò)將物質(zhì)冷卻至低溫來(lái)改變其物理和化學(xué)性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的研究和應(yīng)用。深冷技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)、科研領(lǐng)域等方面得到廣泛應(yīng)用，成為推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的重要力量。
深冷工藝是一項(xiàng)非常重要的工藝技術(shù)，具有許多優(yōu)勢(shì)。深冷技術(shù)可以降低物質(zhì)的溫度，從而減少熱擾動(dòng)，提高化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定性，有利于研究化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)機(jī)理。其次，深冷技術(shù)可以使物質(zhì)變得更脆，更易于處理和加工。例如，低溫可以使金屬材料變得更加硬度、更加勻質(zhì)，有利于金屬的加工和制造。還可以使某些物質(zhì)出現(xiàn)新的物理和化學(xué)性質(zhì)，因此可以用于開(kāi)發(fā)新材料和制造新技術(shù)。
深冷工藝的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。其中，在超導(dǎo)材料領(lǐng)域，超導(dǎo)體材料在接近零度時(shí)具有電阻，這一特性可以用于制造高功率、高效率的電力輸送系統(tǒng)。該技術(shù)可以使超導(dǎo)體材料處于超導(dǎo)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)高效能電力輸送。此外，深冷還可以用于開(kāi)發(fā)新材料和制造新技術(shù)。例如，在半導(dǎo)體行業(yè)中，可以用于制備具有良好性能的半導(dǎo)體材料。深冷工藝在學(xué)領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。例如，在手術(shù)中使用的液氮手術(shù)刀，可以通過(guò)降低治療區(qū)的溫度來(lái)使組織不受到損傷。
深冷工藝可以使硬度較低的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)檩^硬的、更穩(wěn)定的、耐磨性和抗熱性更高的馬氏體。馬氏體的晶界、晶界邊緣、晶界內(nèi)部分解、細(xì)化，析出大量超細(xì)微的碳化物，過(guò)飽和的馬氏體在深冷的過(guò)程中，過(guò)飽和度降低，析出的超細(xì)微碳化物，與基體保持共格關(guān)系，能使馬氏體晶格畸變并減小，微觀應(yīng)力降低，而細(xì)小彌散的碳化物在材料塑性變形時(shí)可以阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而強(qiáng)化基體組織。
同時(shí)由于超細(xì)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(xì)化既減弱了雜質(zhì)元素在晶界的偏聚程度，又發(fā)揮了晶界強(qiáng)化作用。從而使材料的綜合力學(xué)性能得到三個(gè)方面的提高：材料內(nèi)部熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力大為降低，并且由于降溫過(guò)程中使微孔或應(yīng)力集中部位產(chǎn)生了塑性流變，而在升溫過(guò)程中會(huì)在此類(lèi)空位表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，這種壓應(yīng)力可以大大減輕缺陷對(duì)工件局部性能的損害，從而有效地減少了金屬工件產(chǎn)生變形、開(kāi)裂的可能性。
深冷工藝的處理過(guò)程中，被處理材料置于特定的、可控的低溫環(huán)境中，材料的微觀組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而改善材料性能。關(guān)于深冷處理的機(jī)理問(wèn)題，現(xiàn)在還處于一個(gè)研究的初期階段，對(duì)材料內(nèi)部變化的認(rèn)識(shí)還不夠完善。相對(duì)來(lái)說(shuō)，有關(guān)黑色金屬(鋼鐵)的深冷機(jī)理研究較為深入、透徹，各國(guó)研究者已達(dá)成一些共識(shí)：
①殘留奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體提高了材料的硬度和強(qiáng)度，同時(shí)改善了材料的尺寸穩(wěn)定性。
?、趶鸟R氏體基體中析出超細(xì)碳化物顆粒，提高了材料的耐磨性，從而提高零件的使用壽命。
③馬氏體板條碎化，使組織得到細(xì)化，從而引起工件的強(qiáng)韌化。
?、芙档筒牧蟽?nèi)部的殘留應(yīng)力，從而提高材料的尺寸穩(wěn)定性。
