深冷处理国内现在有冷处理、冰冷处理（-78℃以内）、深冷处理（-130℃——-180℃）、超深冷处理（-180℃——-196℃）等叫法。
国外通常是用sub-zero、Cryogenic Treatment、Deep Cryogenic Treatment等叫法。
深冷处理设备在热处理中起作用机理如下：
1、 提升工件的硬度及强度
深冷处理某种意义上是淬火的延续，通过降低温度让Mf点在常温以下的材料继续完成A向M的转变，像某些高碳高合金钢及低合金渗碳钢Mf点都比较低，在常规淬火后，残余奥氏体可达25%，甚至更高，通过继续转变，通常可以提**RC1-3度，多时甚至可达HRC5-6度。
在马氏体基体析出纳米级别的超细碳化物，微量提升了工件的硬度，上海交大的钱士强用16Mn实验，基本撇开了残奥转变的影响，经多次深冷的工件相比未深冷的硬度提高了HRC约1.5度，说明弥散分布的超细碳化物对组织起到了弥散强化的作用。
根据材料手册，材料硬度在HRC50以上时，我们可以看到硬度每提升HRC0.5度，铬钢、铬钒钢及铬钼钢的抗拉强度通常提高幅度在30MPA左右。
提升大件的整体硬度，增加淬硬层深。
2、 保证工件的尺寸精度
残余奥氏体是一种不稳定组织，会随着时间的推移以及外力的作用而促使其部分转变为马氏体，影响工件的尺寸精度。
奥氏体的比体积：0.1212+0.0033（%C） w(C)%=0-2
马氏体的比体积：0.1271+0.0025（%C） w(C)%=0-2
在正常情况下，按照以上公式估算，奥氏体全部转变为马氏体体积增加约4%左右，假设热处理后有10%的残奥存在时，全部转变为马氏体则体积有0.4%的膨胀. 深冷处理可以把残奥控制在5%甚至3%以下，并且残留的那部分奥氏体在后续加工及使用中很难再发生转变，所以，工件的精度得以大大提高。
材料内部的点缺陷、空位等也会造成工件使用过程中的尺寸变化。
通过极低温度的深冷处理，驱动原有的点缺陷产生塑性流变，减少空位缺陷。 采用正电子淹没技术测出了深冷后的空位表浓度变化， 深冷前的正电子寿命为298s，深冷后为163.4s，可见，深冷处理减少近半数的空位浓度，因此提高了工件的强度和尺寸稳定性，甚至可以避免形成空位群而造成微裂纹。（同时这也是改变某些有色金属电阻率的原因。）
3、 提高工件的耐磨性
硬度提升了，高硬度的马氏体比奥氏体显而易见的更耐磨。像W18CR4V\CR12等材料，当硬度从HV600提升到HV800时，其相对耐磨性分别提升大约15%至20%。
大量析出并弥散分布在马氏体位错线和孪晶带上的超细碳化物，对马氏体基体起到钉扎和支撑的作用，即使深冷有时并未明显提升工件硬度，但我们可以明显看到其耐磨性的提升。
对高碳高合金工件来说，耐磨性提升50%还是比较多见的。
4、 提高工件的冲击韧性
低温收缩导致材料晶格常数缩小，在马氏体基体上析出纳米级别的超细碳化物，同时马氏体的轴比降低，陈长风、李士燕的实验验证了T12在经过深冷处理（-196℃保温10小时）后，其马氏体轴比数值稳定在1.027，而未深冷的轴比在1.038，在李雄、李士燕的另外一个高速钢W6CR5MO4V2的深冷实验中，其马氏体轴比从未深冷的1.022降到深冷（-196℃保温12小时）后的1.014
同上实验，马氏体的碳含量从0.49%降到0.32%，未深冷的马氏体孪晶宽度为20-70nm, 经过深冷后马氏体孪晶宽度未10-20nm，晶粒明显细化。而且孪晶带上析出的碳化物颗粒尺寸为6-10nm。晶粒度越细，细晶带来的强化量越大。
深冷减少空位浓度，点缺陷的减少也是工件冲击韧性提高的原因之一。
5、 改善工件的内应力分布，提高疲劳强度
深冷处理通过细化组织、弥散分布碳化物、减少点缺陷等变化，对工件内部的应力进行了再分布，并改变了某些应力的状态。
当工件从深冷的温度回升并经正常温度回火时，相当于多了接近两百度的温差用来消除应力。某种意义上，长时慢速深冷的全过程作用类似于人工时效。
要想起得很好的深冷处理消除应力的效果，深冷工艺中的降温速度及升温速度控制非常重要。
6、 提高工件的耐腐蚀性能
深冷处理细化了晶粒，晶界的细化可以减少晶间腐蚀的机会。
转移了多余的自由能，并减小了奥氏体和马氏体的两相电位差，减少了电化学腐蚀的机会。 l 减少了组织内部的应力，使组织更均匀，减少了应力腐蚀的机会。
减少空位浓度可有效减少氢在组织内部富集的机会。
其他小的方面还有诸如：减少工件热处理后线切割或磨削的开裂风险，提升工件的抛光性能，改善工件的矫顽力等指标。对某些需要三次回火的模具工件来讲，深冷处理也可以减少一次回火工序。
二、深冷处理的作用
深冷处理针对黑色金属的改善主要在以下几方面：
1、高速钢刀具、刃具、工量具寿命的提高；
2、硬质合金的刀具、刃具寿命的提高；
3、硬质合金的钻头、钻具的寿命提高；
4、金刚石制成品的性能改善，如人造金刚石热稳定性提高、人造金刚石矿用钻头、金刚石Φ105mm锯片等的性能提高；
5、金刚石热压机的顶锤性能提高；
6、精密机械的装配零件的尺寸稳定；
7、碳纤维丝的性能提高；
8、油嘴、弹簧、齿轮、轴承使用寿命提高；
9、机械制造产业中的热作模具、冷作模具使用寿命提高。