超深冷熱處理加工是一種特殊的熱處理工藝，主要過程是將材料置于極低溫的環境下進行處理，以改善材料的性能。

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在金屬材料的常規熱處理過程中，淬火冷卻到室溫時會殘留大量奧氏體，而奧氏體在低溫環境下非常不穩定且易分解，超深冷處理就是利用這一特性，將金屬置于 -190°C 至 -230°C 的超低溫環境下，使其中的奧氏體會轉化成馬氏體，從而消除內應力。
在超低溫時，組織體積收縮，Fe 晶格常數縮細，會加強碳原子析出的驅動力，使馬氏體的基體析出大量超微細碳化物。這些超微細結晶體會使物料的強度提高，同時增加耐磨性與剛性，并且，超低溫度可轉移金屬原子的運能，使原子之間不能擴散分開，從而使原子結合更緊密。
主要步驟：
預熱回火：將淬火處理后的材料加熱至 180 - 200°C，在此溫度下進行消除淬火應力的低溫回火，回火時間一般為 2 - 3 小時。這一步可以降低材料內部的應力，為后續的超深冷處理做準備。
降溫處理：低溫回火后，以每分鐘降低 1 - 1.5°C 的速度降低到 160 - 195°C 之間。這個降溫過程需要嚴格控制速度，以確保材料在降溫過程中不會產生新的應力或變形。
超深冷保溫：在達到設定的溫度范圍后，進行超深冷保溫，保溫時間通常為 5 - 6 小時。在超低溫環境下，材料中的奧氏體充分轉化為馬氏體，并且使材料內部的組織結構更加細化和均勻。
回溫處理：保溫結束后，緩慢以 1 - 1.5°C 的速度升到室溫或 160 - 180°C 的溫度范圍。回溫過程同樣需要控制速度，避免因溫度變化過快導致材料出現裂紋或變形。
再次回火：在室溫或 160 - 180°C 的溫度范圍，進行低溫回火處理，回火時間與超深冷保溫時間一致，同為 5 - 6 小時。這一步可以進一步消除材料內部的應力，提高材料的韌性和穩定性。