由于奧氏體在低溫環(huán)境下非常不穩(wěn)固及分解, 使原來的缺陷 ( 微孔及內(nèi)應力集中的部份 ) 產(chǎn)生塑性流動而變成組織細化, 因此只要將金屬置于超低溫環(huán)境下, 其中的奧氏體會轉化成馬氏體, 內(nèi)應力因而消除。

在超低溫時由于組織體積收縮, Fe 晶格常數(shù)縮細而加強碳原子析出的驅(qū)動力, 于是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。

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。

熱處理

熱處理是指材料在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。在從石器時代進展到銅器時代和鐵器時代的過程中，熱處理的作用越來越重要。

馬氏體(martensite)是黑色金屬材料的一種組織名稱，是碳在α-Fe中的過飽和固溶體。由德國冶金學家 Adolf Martens(1850-1914)于19世紀90年代在一種硬礦物中發(fā)現(xiàn)。馬氏體的三維組織形態(tài)通常有片狀(plate)或者板條狀(lath)，但是在金相觀察中（二維）通常表現(xiàn)為針狀（needle-shaped），這也是為什么在一些地方通常描述為針狀的原因。馬氏體的晶體結構為體心四方結構（BCT）。排除爐內(nèi)的主要功用是防止氨氣分解時與空氣接觸而發(fā)生性氣體，及防止被處理物及支架的表面氧化。中高碳鋼中加速冷卻通常能夠獲得這種組織

滲氮熱處理

又稱輝光滲氮，是利用輝光放電原理進行的。把金屬工件作為陰極放入通有含氮介質(zhì)的負壓容器中，通電后介質(zhì)中的氮氫原子被電離，在陰陽極之間形成等離子區(qū)。在等離子區(qū)強電場作用下，氮和氫的正離子以高速向工件表面轟擊。離子的高動能轉變?yōu)闊崮?，加熱工件表面至所需溫度。由于離子的轟擊，工件表面產(chǎn)生原子濺射，因而得到凈化，同時由于吸附和擴散作用，氮遂滲入工件表面。由德國冶金學家AdolfMartens(1850-1914)于19世紀90年代在一種硬礦物中發(fā)現(xiàn)。

發(fā)黑熱處理

（1）發(fā)黑安全不用電，用堿性高溫發(fā)黑需100%用電。（2）提高工效：共需1-2小時。（3）發(fā)黑成本低，設備簡單，操作方便；對發(fā)黑時間作了嚴格的控制。（4）工藝適應性強：解決了球墨鑄鐵不能發(fā)黑的難題。

一種軸承套圈倒角及擋邊的發(fā)藍防銹處理工藝。軸承套圈在熱處理后經(jīng)過除油脫脂，然后在水的混合溶液中進行變色處理，其配比為2-3∶1，其余加水；加水量以溫度在 135℃-145℃為合適；時間15-25分鐘；取出套圈用清水沖洗后進行鈍化處理，鈍化處理用溶液作為填充液，其濃度為12%-18%；在室溫下 1-2分鐘；對于形狀復雜的重要鍛件，在正火后還需進行高溫回火（550-650℃）高溫回火的目的在于消除正火冷卻時產(chǎn)生的應力，提高韌性和塑性。經(jīng)鈍化處理并干燥后，放入105℃-120℃的機油或防銹油中 1-3分鐘，至氣泡完全消失后取出，停放10-15分鐘后檢驗。該工藝生成的氧化物薄膜性能穩(wěn)定，在常溫下可長期保護套圈倒角、擋邊處不生銹，軸承的外觀質(zhì)量得到明顯改善。

A3鋼用堿性發(fā)黑好一些。

實際操作中，需要注意的是工件發(fā)黑前除銹和除油的質(zhì)量，以及發(fā)黑后的鈍化浸油。發(fā)黑質(zhì)量的好壞往往因這些工序而變化。