液氮深冷箱是利用液氮為制冷劑在零下130度的環(huán)境中對(duì)材料進(jìn)行處理的一種工藝設(shè)備，這種超低溫的狀態(tài)能夠達(dá)到給材料改性的目的。它和常規(guī)冷處理相比較更加的有效了，在溫度上達(dá)到了傳統(tǒng)方式所達(dá)不到的效果低溫，這是根本的原因。這種超低溫的處理方式在上世紀(jì)就自己被應(yīng)用在各行各業(yè)了，現(xiàn)在它又結(jié)合現(xiàn)代科技將設(shè)備發(fā)展的更加的好了，處理的工藝精度更加的高。

　　磨損和早期斷裂是工模具的主要失效形式。硬質(zhì)合金的深冷處理主要應(yīng)用在工模具上。工模具的磨損主要為粘結(jié)磨損和磨粒磨損;早期斷裂主要為韌性不足。因此，對(duì)于其強(qiáng)化機(jī)理的研究也主要集中在其耐磨性和使用壽命兩方面，但對(duì)物理性能的影響不明顯。
 

　　(1)相變強(qiáng)化。

　　硬質(zhì)合金中的Co存在面心立方晶體結(jié)構(gòu)的α相(fcc)和密排六方晶體結(jié)構(gòu)的ε相(hcp)2種晶體結(jié)構(gòu)。ε-Co比α-Co具有較小的摩擦系數(shù)，耐磨損性強(qiáng)。在417℃以上α相的自由能較低，所以Co以α相形式存在。在417℃以下ε相的自由能較低，高溫穩(wěn)定相α相轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂赡茌^低的ε相。

　　但是由于WC粒子及α相中固溶異類原子的存在，對(duì)相變有較大的約束力，使得α→ε相變阻力增大，使得溫度降到417℃以下時(shí)α相不能*轉(zhuǎn)變?yōu)?epsilon;相。深冷處理可以更大的增加α與ε兩相自由能差，從而增加相變驅(qū)動(dòng)力，增大ε相轉(zhuǎn)變量。經(jīng)過深冷處理的硬質(zhì)合金，一些溶解在Co中的原子，由于溶解度的降低而以化合物的形式析出，可以增加Co基體中的硬質(zhì)相，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，起到第二相粒子強(qiáng)化作用。

　　(2)表面殘余應(yīng)力的強(qiáng)化。

　　深冷處理后研究表明，表層殘余壓應(yīng)力增加。許多研究者認(rèn)為表層中產(chǎn)生一定值的殘余壓應(yīng)力可大大提高其使用壽命。硬質(zhì)合金在燒結(jié)后冷卻過程中，粘結(jié)相Co受到拉應(yīng)力，WC粒子受到壓應(yīng)力，拉應(yīng)力對(duì)Co的損害較大。因此還有研究者認(rèn)為深冷導(dǎo)致的表層壓應(yīng)力的增加減緩或部分抵消了粘結(jié)相在燒結(jié)后的冷卻過程中產(chǎn)生的拉應(yīng)力，甚至調(diào)整成壓應(yīng)力，減少微裂紋的產(chǎn)生。

　　(3)其它強(qiáng)化機(jī)理。

　　有人認(rèn)為深冷處理后，基體中形成的η相粒子連同WC顆粒使得基體變得更緊密更牢固，而且由于η相的形成，消耗了基體中的Co。粘結(jié)相Co含量的降低，增加了材料整體的熱導(dǎo)率，碳化物顆粒尺寸和鄰接度的增長(zhǎng)也增加了基體的熱導(dǎo)率。由于熱導(dǎo)率的增加，使得工模具的散熱更快;提高了工模具的耐磨性和高溫硬度。還有人認(rèn)為深冷處理后由于Co的收縮致密，使得Co對(duì)WC粒子的把持牢固作用加強(qiáng)。物理學(xué)家認(rèn)為深冷改變了金屬的原子和分子的結(jié)構(gòu)。