超深冷熱處理加工是一種將物體冷卻至極低溫度的處理方法，通常處理溫度在零下150℃左右。

這種方法被廣泛應用于材料、電子、航天等領域，主要用于改變材料的物理和化學性質，以達到優化材料性能的目的。

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在超深冷處理過程中，由于物體溫度的降低，原子的運動速度變慢，原子間距變小，從而改變了物體的結構和力學性質，這種方法可以提高材料的硬度、強度、韌性、耐磨性等性能，從而提高材料的機械性能。
針對特定材料，超深冷處理的效果有所不同。
例如，對于高速鋼，超深冷處理可以使金屬中大量殘余奧氏體轉變為馬氏體，降低微觀應力，析出彌散，并且超細小碳化物在材料塑性變形時有效阻礙錯位運動，從而強化基體組織，提升抗沖擊韌性、紅硬性和耐磨性。
對于硬質合金，超深冷處理能有效調整內部應力，減少微裂紋的產生，提高抗疲勞強度和韌性，并增強鈷對碳化鎢的結合性能，有效提高耐磨性。
超深冷處理的實施方式主要有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℃，氣體法則是通過液氮的汽化潛熱和低溫氮氣吸熱來制冷，處理溫度可達-196℃，處理效果較好。
然而，關于超深冷處理的升降溫速度，存在不同的觀點。
一種觀點認為深冷的升降溫速度不能太快，以避免工件內部的應力增大，造成工件的變形或開裂。
另一種觀點則認為應快速冷卻或升溫，以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。