液氮深冷设备以液氮作为冷源，液氮存放在低温液体罐内，使用时先关闭液氮罐的放空阀，再打开增压阀，因部分液氮气化使液氮罐内部压力升高，此时找开液氮的出口阀，液即从贮罐内压出，经动薄膜调节阀进入设备。液氮进入后，经喷管喷出，由于箱体温度高于液氮温度，所以它很快气化，並且体积膨胀、使气温下降，轴流风机将低温氮吹入工作室，使工件冷却。
液氮深冷设备的深冷处理是按照降温、保温和升温三个阶段来进行的：
1、降温阶段
缓慢降温的目的是*消除残余应力。因为淬火和回火的过程中，金属基体内会产生残余应力，在残余奥氏体在向马氏体转变的过程中，发生体积膨胀，也会使得残余应力增加，只有缓慢降温，才能抵消残余应力的增加，并*消除残余应力。基体内的残余应力一般情况下大家不予重视，但正是基体内的残余应力，使得刀剪产品产生崩裂等缺陷。快速降温反而会增加残余应力。
2、保温阶段
保温的目的是使基体内的残余奥氏体尽可能的全部转变为马氏体，并尽可能多的产生碳化物颗粒，因为残余奥氏体向马氏体转变的过程是个缓慢的过程，保温时间的长短会影响到残余奥氏体转变的量，同时深冷后寿命的高低主要是保温时间的长短来决定的，通常情况下，保温2～4小时性能已经有所改善，但如果是高质量的产品，均需要使用24小时以上的保温时间，寿命的提高倍数与保温时间的长短有直接关系。
3、升温阶段
缓慢升温的过程主要目的就是防止残余应力的产生。国内深冷处理的研究因设备的限制一般采用液氮直冷法，即工件直接放入液氮内，保温时间比较短，一般保温时间与直径（mm）一致，这种办法会很大程度的增加残余应力，虽性能有所改善，但毕竟不是一种安全可靠的方法。升温阶段一般升到室温即可，如果考虑到零件的特殊用途，如工作温度比较高等，可以再缓慢升到+160℃。
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