冷处理亦叫冰冷处理、零下处理、深冷处理。是淬火冷却到室温后继续冷却到钢的马氏体转变开始点M。以下某一温度，一般为- 60 - - 190℃，使在室温未完成转变的奥氏体转变成马氏体。冷处理的目的，一是使模具钢材具有精度保持性，防止在窒温因残余奥氏体转变而发生尺寸变化；二是促使未转变奥氏体更多地转变成马氏体，进一步提高硬度，从而提高零件的耐磨性和使用寿命。

    冷处理工艺依据模具钢材所采用的钢种而定，一般取- 60 - - 80qC已足够，过度地降温也不能使奥氏体全部转变，反而增加成本和开裂的可能性；特殊情况，可冷却到更低温度，如190qC左右。冷却介质，常用的有在工业冰箱中或特制的冷处理专用设备中用空气介质冷却；也有在干冰（固体C0：）加入酒精的溶液中冷却，此法一般只能冷却到一60qC左右，且不易控温，能耗大；也有在液氮中（- 196℃左右）冷却，此时为强调深冷，区别于一般的冷处理，亦称深冷处理。对于某些高铬钢的冷冲模，效果尤显。

    冷处理时钢中残余奥氏体向马氏体转变主要发生在冷却过程中，中间停留会使奥氏体稳定化而影响马氏体转变的彻底完成。达到预定的冷处理温度，视零件尺寸大小和装炉情况，估计内外均温后即可，不需要特意延长保温时间。冷处理应在淬火后立即进行（即连续进行），但为了节约能源消耗，一般先用冷水冲洗，逐渐降温后再放入冷处理设备中或介质中。降温宜缓慢，冷速过快，易造成开裂。冷处理完成后，取出零件在空气中自然缓慢地升到室温，然后再进行回火。也有为防止开裂，淬火后先行低温（小于200qC）回火再冷处理的工艺，但冷处理效果就不太好了。

    冷处理主要用于冷作模具的精密零件。