液氮深冷箱的工作原理是：過飽和亞穩馬氏體在-196℃至室溫的過程中，會降低飽和、析出和分散，降低微利潤。當細小彌散的碳化物變形時，可以阻止位錯運動，從而強化基體組織。同時，由于超細碳化的晶界強化作用，提高了材料工模具的性能，提高了材料的硬度、沖擊韌性、耐磨性和疲勞性能。
深冷處理后，材料的內部熱應力和機械應力大大降低，在冷卻過程中，微孔或應力集中部位發生塑性流動，而在加熱過程中，這些空位表面會產生壓應力，這樣可以大大降低缺陷對工件局部性能的損害，從而有效降低金屬工件變形開裂的可能性。
液氮深冷箱不僅能夠應用于模具鋼、高速鋼、軸承鋼和模具鋼，提高材料的耐磨性、強度、韌性和整體使用壽命，還利用其低溫處理技術對鋁合金、銅合金、硬質合金、塑料、橡膠等進行低溫改性，瀝青、玻璃等，也大大提高了材料的均勻性、尺寸穩定性和使用壽命。
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