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超深冷處理技術引進台灣已有超過20年的時間，在技術運用上漸漸廣泛的受到各行各業的採用，多年來由順德工業測試效能，取得客觀與穩定的處理效益數據，並推薦在協會上登刊一篇文章以達同業技術交流之目的。提供給相關產業使用，以達到產業升級，使我們國家競爭力提高 。

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何謂超低温深冷處理

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  金屬材料之適用性與實用性

  不同的金屬成分各有不同，模具在設計時需依材料特性選擇適用之材質，並施以車、跳、研 、刨、鉆之前置備料加工,而得到半成品之適用性，而適用之材料尚需搭配完整的金屬高溫 、低溫處理,得到完美的金屬物理特性,才能發揮其實用性，達到量產之成本效益，否則使用昂貴的材料運用在精密的設備加工，均徒勞與浪費。

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  金屬物理特性之追求

  金屬經階段式預熱達到高溫，淬火後施以三次回火，而得到預期之硬度，此流程在工業界已運用經年。也代表這熱處理業之重要性與不得取代性，然而隨著精密模具製作與量產品質上之需求，僅僅淬火與回火所得到之硬度質，消除內應類等訴求已無法滿足長效與穩定之精密需求。因而先進國家一直針對金屬之後續處理不遺餘力，先後推薦深冷及超深冷處理，以改善金屬之物理特性。

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  金屬冷處理

  早期深冷處理由美國引進台灣，僅針對熱處理所殘留沃斯田鐵作延續處理，以增加麻田散鐵比例，而得到模板pitch精密之穩定，但也因必須急速降溫給予金屬極大之外力，才能安定之沃斯田鐵重新活躍而繼續變態成麻田散鐵，此種加工流程會因為外冷內熱，溫差將近300°C， 造成金屬內部冷震現象，組織晶粒破裂，並不適用於薄工件與刀口，因而美國幾經改良，推出程式控溫超冷處理來發揮冷處理之理論精髓並改善深冷處理之不足。

低温深冷處理優點

物理特性不佳對精密模具之影響

• 殘留沃斯田鐵 

  當模具以超精密機器加工Q.C完成之良品，會因環境改變自然時效變形或施以外力產生組織變態而精度嚴重流失，因內部殘留之沃斯田鐵晶粒較小，經變態成麻田散鐵後晶粒較大，所以模具pitch變長，內孔變小，且初生型麻田散鐵未回火程序又硬又脆，易造成應力集中處及尖角處產生裂化，影響模具壽命甚巨，因而優良之金屬特性應追求高比率之回火麻田散鐵。

• 硬度不均

  當模具以超精密機器加工Q.C完成之良品，會因環境改變自然時效變形或施以外力產生組織變態而精度嚴重流失，因內部殘留之沃斯田鐵晶粒較小，經變態成麻田散鐵後晶粒較大，所以模具pitch變長，內孔變小，且初生型麻田散鐵未回火程序又硬又脆，易造成應力集中處及尖角處產生裂化，影響模具壽命甚巨，因而優良之金屬特性應追求高比率之回火麻田散鐵。 

• 組織鬆散  

  金屬再加熱與降溫時，速度需作有效率之監控，務求內外溫度同步化才不會是組織鬆散，耐 磨耗性不佳，磨面易產生凹痕。

• 結晶粗大 

  淬火溫度與回火溫度設定不理想會造成結晶顆粒粗大，甚至產生微小裂紋，將影響抗拉強度甚巨，模板與刃口容易崩裂，減短量產效率，重複開模製作，加工徒增成本。

• 殘留內應力

  金屬淬火時急速降溫，沃斯田鐵變態成麻田散鐵，組織膨脹產生內應力，回火時外熱內冷又產生外壓應力，深冷處理時外冷內熱產生冷震應力，研磨時產生表面壓應力，線割時又產生平衡破壞應力，種種應力無法消除，反而重覆施壓造成疲勞強度變弱，當然模具使用壽命遞 減，精度無法保持。

• 結論

  為了滿足精密模具對精度與穩定度嚴苛的要求，業界亦同步努力突破升級，引進更精密金屬處理設備並嚴密監控製程，依照美國檢驗單位 Dr.R.E. Barron 教授指出:金屬經超冷處理後，以X射線解析，顯微鏡觀測，耐衝擊測試，耐磨耗實驗，比重分析，電，且量測，有助於提高產量效益及降低加工成本。

超冷處理前後比較

未經超冷處理

超冷處理後，白色為麻田散鐵；黑色為沃斯田鐵

美國原廠測試 ( Micrograph )

Theses photographs supplied by DANA Corporation reveal the dramatic change in microstructure that occurs in tool steel when a CRYO-TEMPER processor is utilized. 

No Cryo

These photos are of a cutting tool(T4)that was sectioned, polished and then etched using a solution of 10mL 38% HCL and 50mL of methyl alcohol. The sample was then viewed under a Nikon Eclipse ME600P Microscope at a magnification of 1500X. 

Cryo 150

Both photographs are of the same part. The one above is prior to processing in a CRYO-TEMPER Processor and the one to the right is post cryo treatment.