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模具鋼材的超冷處理亦稱冰冷處理，零下熱處理，超深冷處理。是模具鋼材淬火冷卻到室溫后繼續冷卻到模具鋼材的馬氏體轉變開始點Ms以下某一溫度，一般為-60~-196*C,使在室溫未完成轉變的奧氏體轉變成馬氏體。超冷處理的目的㈠深冷處理的作用深冷處理能大幅度提高材料的機械性能和使用性能，
目前對其作用機理的研究大致可歸納如下：
⒈合金材料在淬火后殘余的奧氏體在深冷過程中進一步轉變成馬氏體，并使馬氏體組織更加穩定。
⒉合金材料中馬氏體內分布更多、更細的碳化物硬質點，合金的組織變得更均勻、更致密、更細化。
⒊低溫冷卻的收縮可伊材料本身存在的微小缺陷(如微孔、應力集中部位)產生塑性流變：復溫過程中在空位表面產生殘余應力，這種殘余應力可以減輕缺陷對材料局部強度的損害，最終表現為材料抗力的提高。
⒋對鋼或其他合金來說，深冷處理能部分轉移金屬原子的動能，原子間既存在使原子緊靠在一起的結合力，又存在使之分開的動能。深冷處理正是部分轉移了原子間的動能，從而使原子結合更緊密，提高了金屬性能。
㈡超深冷處理工藝流程
深冷處理工藝過程包括深冷方式、降溫速度、保溫時間、升溫速度、回火過程等工藝參數，這些參數都會對深冷處理效果產生較大的影響，而且不同的材料有不同的工藝參數。
⒈深冷方式
深冷處理通常使用液氮作為制冷劑。根據使用液氮的方法不同可分為液體法和氣體法兩種。液體法是將工件直接浸入液氮中，處理溫度可達-150℃以下，但是有較大的熱沖擊，容易造成某些材料的低溫脆性。氣體深冷法又稱作干式深冷法，即通過液氮的汽化潛熟(199．84kj／kg)和低溫氮氣吸熟來致冷，處理溫度可達-196℃。由于沒有熱沖擊而較普遍采用。
⒉升降溫速度
目前對升降溫速度有兩種意見。一種意見認為工件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加大，易造成工件的變形或開裂。另一種意見則認為可以快速冷卻或升溫，如此會使奧氏體失穩，更易轉變為馬氏體，且直浸冷速比油淬慢，不易引起材料的變形或開裂。如前蘇聯專利“冷沖擊法”和日本的“深冷急熱法”等。總之，深冷處理的升降溫速度應視具體的材料而定。
⒊保冷時間
在深冷溫度下保持的時間，應與合金所設計的性能有關。如在鋼的深冷處理中，當殘余奧氏體轉變成馬氏體時，由于是非等溫變化，所以不需要保溫時間：如需要組織中析出碳化物，是等溫變化，必須有保溫時間。如有人對LD鋼的保溫時間定為l h'對硬質合金和高速鋼采用長達20h的保溫工藝。
⒋深冷工藝順序
深冷處理安排在整個熱處理過程的哪道工序之后， 目前還沒有一個統一的說法。有些文獻中安排在淬火后回火之前進行深冷處理，有些文獻中安排在回火之后進行，還有些文獻中安排在多級熱處理之間。看來還是根據最終所要獲取什么組織來決定的。
⒌深冷處理次數
一般認為重復多次深冷處理比單次深冷處理的效果好。如前蘇聯采用的“熱循環穩定處理法”：有的采用多次脈沖方式處理，認為可以最大限度改善材料的力學性能：還有人認為三次深冷可以使材料的抗沖擊磨損性能明顯提高。處理完成后，取出工件在空氣自然緩慢地升到室溫，然后再進行回火。也有為防止開裂。淬火后先行低溫(小于200*C)回火在冷處理的工藝，但冷處理效果就不太好了。
模具鋼冷處理主要用于冷作模具的精密零件。
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