在超冷处理过程中，金属中大量残余奥氏体转变为马氏体，将过饱和的亚稳定马氏体降低其饱和度，降低微观应力，析出弥散，而且析出弥散的超细小碳化物在材料塑性变形时有效的阻碍错位运动，从而有效的强化了基体组织。由于超微细碳化物颗粒均匀分布在马氏体上，有效的强化晶界，从而改善了高速钢的性能，使抗冲击韧性、红硬性、耐磨性都有大幅提升。

　　超冷处理针对硬质合金

　　在超冷处理过程中，有效的将硬质合金中的内部应力的有效调整，减少钴产生的拉伸应力，增强产生微裂纹的阻力，有效的减低微裂纹的产生，从而提高了抗疲劳强度、韧性，同时增强了钴对碳化钨的结合性能，有效降低碳化物的剥离，有效提高了耐磨性能。不会发生组织变态的硬质合金经超冷处理(deep cryogenic treatment)后可以显着的增加材料工件的使用寿命，确切的是硬质合金的组织会更加致密，同时促进时效(aging)，增加塑性变形的阻抗，单次使用除增加30%到5倍的寿命外，积碳层从原来0.02-0.05mm提升至0.08-0.13mm，可显着降低再研磨量。
       
        超冷处理针对铝合金

　　把硬铝(duralumin)固溶处理后，再进行超冷处理(deep cryogenic treatment)，由于可以促使时效及大幅度消除残余应力，因而可以提升整体机械性质。目前在国外的机械工业中运用超冷处理提升铝合金效能有很多案例，大部分经过超冷处理的材料有7075、6061等。尤其是铝合金制的运用在高速运转的机械零件经超冷处理后的使用寿命更为显着。

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