深冷處理設(shè)備主要由液氮罐、液氮傳輸系統(tǒng)、深冷箱及控制系統(tǒng)組成。應(yīng)用中，深冷處理采用多次重復(fù)進(jìn)行。典型的工藝如： 1120℃油淬+-196℃×1h(2-4)次深冷處理+200℃×2h.回火處理。處理后的組織出現(xiàn)了奧氏體轉(zhuǎn)變，還從淬火馬氏體中析出高度彌散的與基體保持共格關(guān)系的超細(xì)碳化物，經(jīng)隨后的200℃低溫回火后，超細(xì)碳化物長大 彌散分布的ε碳化物，其數(shù)量和彌散度明顯增大。多次重復(fù)深冷處理，一方面使前一次深冷時(shí)由殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成的馬氏體中析出超細(xì)碳化物，另一方面，在淬火馬氏體中繼續(xù)析出微細(xì)碳化物。重復(fù)工藝可使基體的抗壓強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和沖擊韌性升高，提高了鋼的強(qiáng)韌性，同時(shí)使沖擊磨損的抗力明顯提高。
    一般將0-100℃的冷處理定義為普通冷處理，將溫度低于-130℃的冷處理稱為深冷處理。深冷處理是以液氮為冷卻介質(zhì)對材料進(jìn)行處理的方法。深冷處理技術(shù)最先應(yīng)用于受磨損的工具、模具刀具材料，后來擴(kuò)展到合金鋼、硬質(zhì)合金等，采用該方法可以改變金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善材料的力學(xué)和加工性能，它是目前最新的強(qiáng)韌化處理工藝之一。
    深冷處理的機(jī)理：深冷處理后，金屬材料（主要是工模具材料）的內(nèi)部組織的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，而且還可使馬氏體內(nèi)析出彌散碳化物，這樣可消除馬氏體中的殘余應(yīng)力，還增強(qiáng)了馬氏體基體，因而其硬度和耐磨性也隨之提高。硬度增加的原因是由于部分殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；強(qiáng)韌性的提高是由于彌散、細(xì)小的η-Fe3C析出；同時(shí)馬氏體含碳量降低，其晶格畸變減小，使材料的塑性改善。