在热处理中，深冷处理系统的作用机制如下：

　　1、提高工件的硬度和强度

　　从某种意义上说，深冷处理是淬火的延续。在常温下，通过降低温度，MF点材料可以继续完成A向M的转换。例如，一些高碳高合金钢和低合金渗碳钢的MF点相对较低。常规淬火后，残余奥氏体可达25%甚至更高。通过持续转换，RC1-3度甚至HRC5-6度通常可以增加。

　　纳米其他极细渗碳体沉淀在马氏体基材中，少量提高了工件的硬度。上海交通大学钱士强用16Mn实验，基本抛开了残奥会变化的影响。与非深冷工件相比，几个深冷工件的硬度提高了HRC1.5度左右，这表明极细渗碳体的弥漫分布对组织起到了扩散和强化的作用。

　　结合材料手册，当材料硬度超过HRC50时，我们可以看到铬钢、铬钒钢和铬钼钢的抗拉强度一般在30MPA上下增加，每次硬度增加HRC0.5度。

　　提高大件的整体硬度，提高硬化深度。

　　2、确保工件尺寸精度

　　随着时间的推移和外力的作用，残余奥氏体是一种不稳定的组织，其部分将转化为马氏体，影响工件的尺寸精度。干式液氮罐

　　奥氏体比率：0.12120.0033(%C)w(C)%=0-2

　　马氏体比例：0.12710.0025(%C)w(C)%=0-2

　　一般情况下，根据上述公式估计，奥氏体全部转化为马氏体，体积增加了4%左右。假设热处理后有10%的残奥会，如果全部转化为马氏体，体积会膨胀0.4%。深度冷却处理可以使残奥会保持在5%甚至3%以下，在后续加工和使用中很难改变残奥会。因此，工件的精度大大提高。

　　在工件使用过程中，材料内部的点缺陷和位置也会发生变化。

　　采用极低温深冷处理，驱动原点缺陷产生塑性流变，减少位置缺陷。采用正电子吞没技术测量深冷后位置表的浓度变化。深冷前正电子寿命为298s，深冷后163.4s，可以看出，深冷处理降低了近一半的位置浓度，从而提高了工件的强度和尺寸稳定性，甚至避免了位置组造成的微裂纹。(这也是改变一些有色金属电阻的原因。)

　　3、提高工件的耐磨性

　　硬度提高了，高硬度的马氏体比奥氏体更耐磨。W18CR4V\CR12等材料在硬度从HV600提高到HV800时，其相对耐磨性分别提高了15%至20%。

　　分析并扩散了大量分布在马氏体位错线和双晶带上的极细渗碳体，对马氏体基材起到钉钉和支撑的作用。即使冷却有时没有显著提高工件的硬度，我们也能清楚地看到其耐磨性的提高。

　　通常情况下，高碳高合金工件的耐磨性提高50%。

　　4、提高工件的冲击韧性

　　低温收缩导致材料晶格常数缩小。马氏体基体上沉淀了纳米其它极细渗碳体，马氏体轴比下降。经过深冷处理(-196℃保温10小时)，陈长峰和李士燕的实验证明，T12的马氏体轴比保持在1.027，而非深冷轴比保持在1.038。在李雄和李士燕的另一个高速钢W6CR5MO4V2的深冷试验中，

　　与上述试验一样，马氏体的碳含量从0.49%下降到0.32%，未冷却的马氏体双晶宽度为20-70nm。深度冷却后，马氏体双晶总宽度小于10-20nm，晶体明显细化。而且双晶带上积累的渗碳颗粒大小为6-10nm。晶体越密，细晶带来的强度就越大。

　　降低位置浓度，减少点缺陷也是提高工件冲击韧性的原因之一。

　　5、改善工件内应力分布，改善疲劳极限

　　通过细化组织、扩散渗碳体分布、减少点缺陷等变化，深冷处理再次分配工件内部应力，改变某些应力状态。

　　当工件从深冷温度升高并通过正常温度淬火时，相当于消除应力的近200度温差。从某种意义上说，整个过程的长、慢、冷都类似于人工时效。

　　在深冷过程中，降温速度和升温速度控制是非常重要的，以提高深冷处理消除应力的效果。

　　6、提高工件的耐腐蚀性

　　对晶体进行深冷处理细化，晶界细化可降低晶间腐蚀的机率。

　　它转移了多余的自由能量，减少了奥氏体和马氏体之间的二相电位差，减少了电化学反应的机会。l降低了组织内部的应力，使组织更加均匀，减少了应力腐蚀的机会。

　　降低位置浓度能有效降低氢气在组织内聚集的机会。

　　还有其他小方面，比如降低热处理后切割或切割的风险，提高工件的抛光性能，提高工件的顽固性。对于一些需要三次淬火的模具工件，深冷处理也可以减少淬火过程。