1、在深冷处理过程中，金属中的大量残余的硬度较低的奥氏体转变为较硬的、更稳定的、耐磨性和抗热性更高的马氏体。
2、过饱和的亚稳定马氏体再从-1 96°C至室温过程中会降低饱和度,析出弥散，微观盈利降低，在细小弥散的碳化物在材料变形时可以阻碍位错运动，从而强化基体组织。同时由于超微细碳化发挥了晶界强化作用，从而改善了材料工模具性能，提高硬度、抗冲击韧性、耐磨性和抗疲劳性。
3、材料经深冷处理后内部热应力和机械应力大为降低，并且由于降温过程中使微孔或应力集中部位产生了塑性流变，而在升温过程中会在此类空位表面产生压应力，这种压应力可以大大减轻缺陷对工件局部性能的损害，从而有效地减少了金属工件产生变形、开裂的可能性。
