由于奥氏体在低温环境下非常不稳固及分解， 使原来的缺陷 ( 微孔及内应力集中的部份 ) 产生塑性流动而变成组织细化，只要将金属置于超低温环境下， 其中的奥氏体会转化成马氏体， 内应力消除。
在超低温时由于组织体积收缩， Fe 晶格常数缩细而加强碳原子析出的驱动力， 于是马氏体的基体析出大量超微细碳化物，这些超微细结晶体会使物料的强度提高， 增加耐磨性与刚性。
超低温度可转移金属原子的运能，弹簧夹头热处理， 使原子之间不能扩散分开从而使原子结合更紧密。
渗氮炉的排除空气
将被处理零件置于渗氮炉中，并将炉盖密封后即可加热，但加热至150℃以前须作炉内排除空气工作。
排除炉内的主要功用是防止氨气分解时与空气接触而发生性气体，及防止被处理物及支架的表面氧化。其所使用的气体即有氨气及氮气二种。
排除炉内空气的要领如下：
①被处理零件装妥后将炉盖封好，开始通无水氨气，其流量尽量可能多。
②将加热炉之自动温度控制设定在150℃并开始加热（注意炉温不能高于150℃）。
③炉中之空气排除至10%以下，或排出之气体含90%以上之NH3时，黄岛热处理，再将炉温升高至渗氮温度。
氮化处理氨的分解率
渗氮是铺及其他合金元素与初生态的氮接触而进行，但初生态氮的产生，前壳体热处理，即因氨气与加热中的钢料接触时钢料本身成为触媒而促进氨之分解。
在各种分解率的氨气下，皆可渗氮，但一般皆采用15～30%的分解率，并按渗氮所需厚度至少保持4～10小时，处理温度即保持在520℃左右。
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