深冷處理是指以液氮為制冷劑，在低于-130℃的溫度對工件進行處理的方法。深冷處理能在不降低工件強度與硬度的情況下，顯著提高工件的韌性。深冷處理方法分為液體法和氣體法兩種。液體法是將工件直接放入液氮中，處理溫度為-150℃，缺點是熱沖擊大，有時甚至造成工件開裂；氣體法是通過液氮的氣化潛熱和低溫氮氣吸熱制冷，處理溫度達-196℃，處理效果較好。
在深冷分離過程中經常采用，如在石油裂解氣的深冷分離過程中就采用在-100~-140℃左右工作的冷箱。它由結構緊湊的板式換熱器和氣液分離器所組成。因為低溫易散冷，要求嚴密的絕熱保冷，故用絕熱材料把換熱器和分離器均包裝在一個箱形物內，稱之為冷箱。
對于深冷處理技術，其處理工藝是決定處理效果的關鍵。關鍵影響因素主要包括：升降溫速度、深冷處理方式、回火前處理或者保溫時間、回火后處理等。
升降溫速度：目前，對深冷升、降溫速度主要有兩種觀點。一種觀點認為深冷的升降溫速度不能太快，即不贊成將工件直接浸入液氮中，因為激冷將導致工件內部的應力變大，易造成工件的變形或開裂。如日本的“深冷急熱法”，工件淬火后不馬上進行冷處理，而是先放入水浴，再放入處理槽中在-80℃或-180℃下進行冷處理，保溫一段時間后立即放人60C熱水浴中，使試樣快速回溫以減小內應力，然后選用不同溫度回火1h。另一種觀點則認為應快速冷卻或升溫，這樣會使奧氏體更易轉變為馬氏體，且直浸冷卻速率比油淬慢，不易引起材料的變形或開裂。
深冷處理方式：可分為液體法和氣體法兩種。液體法是將工件直接放入液氮中，處理溫度為- 150℃。該方法的缺點是熱沖擊性大，有時甚至造成工件開裂。氣體法是通過液氮的汽化潛熱和低溫氮氣吸熱來制冷，處理溫度達- 196℃，處理效果較好。
工件在冰冷處理時無需保溫，只當其心部達到寒劑溫度即可。冰冷處理后工件從寒劑中取出，在空氣中緩慢升溫至溫至室溫后，在進行回火處理。冰冷處理溫度多數在-70℃~-80℃為主，選擇冰冷處理的溫度主要是根據鋼的MS和MF溫度進行的，也跟零件的技術要求有關。
