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模具鋼材的超冷處理亦稱(chēng)冰冷處理，零下熱處理，超深冷處理。是模具鋼材淬火冷卻到室溫后繼續(xù)冷卻到模具鋼材的馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)Ms以下某一溫度，一般為-60~-196*C,使在室溫未完成轉(zhuǎn)變的奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體。超冷處理的目的㈠深冷處理的作用深冷處理能大幅度提高材料的機(jī)械性能和使用性能，
目前對(duì)其作用機(jī)理的研究大致可歸納如下：
⒈合金材料在淬火后殘余的奧氏體在深冷過(guò)程中進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成馬氏體，并使馬氏體組織更加穩(wěn)定。
⒉合金材料中馬氏體內(nèi)分布更多、更細(xì)的碳化物硬質(zhì)點(diǎn)，合金的組織變得更均勻、更致密、更細(xì)化。
⒊低溫冷卻的收縮可伊材料本身存在的微小缺陷(如微孔、應(yīng)力集中部位)產(chǎn)生塑性流變：復(fù)溫過(guò)程中在空位表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力，這種殘余應(yīng)力可以減輕缺陷對(duì)材料局部強(qiáng)度的損害，最終表現(xiàn)為材料抗力的提高。
⒋對(duì)鋼或其他合金來(lái)說(shuō)，深冷處理能部分轉(zhuǎn)移金屬原子的動(dòng)能，原子間既存在使原子緊靠在一起的結(jié)合力，又存在使之分開(kāi)的動(dòng)能。深冷處理正是部分轉(zhuǎn)移了原子間的動(dòng)能，從而使原子結(jié)合更緊密，提高了金屬性能。
㈡超深冷處理工藝流程
深冷處理工藝過(guò)程包括深冷方式、降溫速度、保溫時(shí)間、升溫速度、回火過(guò)程等工藝參數(shù)，這些參數(shù)都會(huì)對(duì)深冷處理效果產(chǎn)生較大的影響，而且不同的材料有不同的工藝參數(shù)。
⒈深冷方式
深冷處理通常使用液氮作為制冷劑。根據(jù)使用液氮的方法不同可分為液體法和氣體法兩種。液體法是將工件直接浸入液氮中，處理溫度可達(dá)-150℃以下，但是有較大的熱沖擊，容易造成某些材料的低溫脆性。氣體深冷法又稱(chēng)作干式深冷法，即通過(guò)液氮的汽化潛熟(199．84kj／kg)和低溫氮?dú)馕靵?lái)致冷，處理溫度可達(dá)-196℃。由于沒(méi)有熱沖擊而較普遍采用。
⒉升降溫速度
目前對(duì)升降溫速度有兩種意見(jiàn)。一種意見(jiàn)認(rèn)為工件的升降溫速度不能太快，即不贊成將工件直接浸入液氮中，因?yàn)榧だ鋵?dǎo)致工件內(nèi)部的應(yīng)力加大，易造成工件的變形或開(kāi)裂。另一種意見(jiàn)則認(rèn)為可以快速冷卻或升溫，如此會(huì)使奧氏體失穩(wěn)，更易轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，且直浸冷速比油淬慢，不易引起材料的變形或開(kāi)裂。如前蘇聯(lián)專(zhuān)利“冷沖擊法”和日本的“深冷急熱法”等?？傊?，深冷處理的升降溫速度應(yīng)視具體的材料而定。
⒊保冷時(shí)間
在深冷溫度下保持的時(shí)間，應(yīng)與合金所設(shè)計(jì)的性能有關(guān)。如在鋼的深冷處理中，當(dāng)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體時(shí)，由于是非等溫變化，所以不需要保溫時(shí)間：如需要組織中析出碳化物，是等溫變化，必須有保溫時(shí)間。如有人對(duì)LD鋼的保溫時(shí)間定為l h'對(duì)硬質(zhì)合金和高速鋼采用長(zhǎng)達(dá)20h的保溫工藝。
⒋深冷工藝順序
深冷處理安排在整個(gè)熱處理過(guò)程的哪道工序之后， 目前還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的說(shuō)法。有些文獻(xiàn)中安排在淬火后回火之前進(jìn)行深冷處理，有些文獻(xiàn)中安排在回火之后進(jìn)行，還有些文獻(xiàn)中安排在多級(jí)熱處理之間。看來(lái)還是根據(jù)最終所要獲取什么組織來(lái)決定的。
⒌深冷處理次數(shù)
一般認(rèn)為重復(fù)多次深冷處理比單次深冷處理的效果好。如前蘇聯(lián)采用的“熱循環(huán)穩(wěn)定處理法”：有的采用多次脈沖方式處理，認(rèn)為可以最大限度改善材料的力學(xué)性能：還有人認(rèn)為三次深冷可以使材料的抗沖擊磨損性能明顯提高。處理完成后，取出工件在空氣自然緩慢地升到室溫，然后再進(jìn)行回火。也有為防止開(kāi)裂。淬火后先行低溫(小于200*C)回火在冷處理的工藝，但冷處理效果就不太好了。
模具鋼冷處理主要用于冷作模具的精密零件。
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