超深冷热处理加工是一种特殊的热处理工艺，主要过程是将材料置于极低温的环境下进行处理，以改善材料的性能。

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在金属材料的常规热处理过程中，淬火冷却到室温时会残留大量奥氏体，而奥氏体在低温环境下非常不稳定且易分解，超深冷处理就是利用这一特性，将金属置于 -190°C 至 -230°C 的超低温环境下，使其中的奥氏体会转化成马氏体，从而消除内应力。
在超低温时，组织体积收缩，Fe 晶格常数缩细，会加强碳原子析出的驱动力，使马氏体的基体析出大量超微细碳化物。这些超微细结晶体会使物料的强度提高，同时增加耐磨性与刚性，并且，超低温度可转移金属原子的运能，使原子之间不能扩散分开，从而使原子结合更紧密。
主要步骤：
预热回火：将淬火处理后的材料加热至 180 - 200°C，在此温度下进行消除淬火应力的低温回火，回火时间一般为 2 - 3 小时。这一步可以降低材料内部的应力，为后续的超深冷处理做准备。
降温处理：低温回火后，以每分钟降低 1 - 1.5°C 的速度降低到 160 - 195°C 之间。这个降温过程需要严格控制速度，以确保材料在降温过程中不会产生新的应力或变形。
超深冷保温：在达到设定的温度范围后，进行超深冷保温，保温时间通常为 5 - 6 小时。在超低温环境下，材料中的奥氏体充分转化为马氏体，并且使材料内部的组织结构更加细化和均匀。
回温处理：保温结束后，缓慢以 1 - 1.5°C 的速度升到室温或 160 - 180°C 的温度范围。回温过程同样需要控制速度，避免因温度变化过快导致材料出现裂纹或变形。
再次回火：在室温或 160 - 180°C 的温度范围，进行低温回火处理，回火时间与超深冷保温时间一致，同为 5 - 6 小时。这一步可以进一步消除材料内部的应力，提高材料的韧性和稳定性。