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深冷處理過程中，大量的殘留奧氏體轉變為馬氏體，特別是過飽和的亞穩定馬氏體在從-196℃至室溫過程中會降低過飽和度，析出彌散、尺寸僅為20―60A并與基體保持共格關系的超微細碳化物，可以使馬氏體晶格畸變減小，微觀應力降低，而細小彌散的碳化物在材料塑性變形時可以阻礙位錯運動，從而強化基體組織。同時由于超微細碳化物顆析出，均勻分布在馬氏體基體上，減弱了晶界催化作用，而基體組織的細化既減弱了雜質元素在晶界的偏聚程度，又發揮了晶界強化作用，從而改善了高速鋼的性能，使硬度、沖擊韌性和耐磨性都顯著提高。模具硬度高，其耐磨性也就好，如硬度由60HRC提高至62-63HRC，模具耐磨性增加30%―40%。
 

可看出深冷處理后模具的相對耐磨性提高40%，延長深冷處理時間后，在硬度沒有太大變化的情況下，相對耐磨性有所增大。舉實例說明：
    （1）凸模：汽車廠的高速鋼凸模，未經深冷處理時只能使用10萬次，而采用液氮經-196℃×4h深冷處理后再400℃回火，使用壽命提高到130萬次。
    （2）沖壓凹模：生產使用結果表明，深冷處理后產量提高二倍多。
    （3）硅鋼片冷沖模：為降低模具深冷處理后的脆性和內應力，將深冷處理與中溫回火相配合，可改善模具抗破壞性及其它綜合性能，模具的刃磨壽命提高3倍以上，穩定在5―7萬沖次。

    經過深冷或超深冷處理的精密量具，尺寸穩定性、耐磨性有顯著的提高。