深冷处理后，金属材料(主要是工模具材料)的内部组织的残余奥氏体转变为马氏体，而且还可使马氏体内析出弥散碳化物，这样可消除马氏体中的残余应力，还增强了马氏体基体，因而其硬度和耐磨性也随之提高。硬度增加的原因是由于部分残余奥氏体转变为马氏体；强韧性的提高是由于弥散、细小的η-Fe3C析出；同时马氏体含碳量降低，其晶格畸变减小，使材料的塑性改善。
