通常的深冷处理，是按照降温，保温，和升温三个阶段来进行的。
1、各阶段的意义
（1）降温阶段
缓慢降温的目的是彻底消除残余应力。因为淬火和回火的过程中，金属基体内会产生残余应力，在残余奥氏体在向马氏体转变的过程中，发生体积膨胀，也会使得残余应力增加，只有缓慢降温，才能抵消残余应力的增加，并彻底消除残余应力。基体内的残余应力一般情况下大家不予重视，但正是基体内的残余应力，使得刀剪产品产生崩裂等缺陷。快速降温反而会增加残余应力。
（2） 保温阶段
保温的目的是使基体内的残余奥氏体尽可能的全部转变为马氏体，并尽可能多的产生碳化物颗粒，因为残余奥氏体向马氏体转变的过程是个缓慢的过程，保温时间的长短会影响到残余奥氏体转变的量，同时深冷后寿命的高低主要是保温时间的长短来决定的，通常情况下，保温2～4小时性能已经有所改善，但如果是高质量的产品，均需要使用24小时以上的保温时间，寿命的提高倍数与保温时间的长短有直接关系。
（3）升温阶段
缓慢升温的过程主要目的就是防止残余应力的产生。
国内深冷处理的研究因设备的限制一般采用液氮直冷法，即工件直接放入液氮内，保温时间比较短，一般保温时间与直径（mm）一致，这种办法会很大程度的增加残余应力，虽性能有所改善，但毕竟不是一种安全可靠的方法。
升温阶段一般升到室温即可，如果考虑到零件的特殊用途，如工作温度比较高等，可以再缓慢升到+160℃。
从深冷的机理可以看出，以上的工艺曲线与材料的材质及大小关系不大，只是处理后的效果因材料因素而不同，国外几乎所有的工模具，刀剪，量刃具等都采用这种工艺进行深冷处理，而我国一些企业因为成本的原因，往往采用偷工减料的办法，所以成效不高
3、深冷处理最佳时机
一般认为，深冷处理应该在工件淬火两个小时内处理效果最好，因为残余奥氏体随着时间的推移会逐步向马氏体转变，而且转变后的马氏体会进行固化，从而析出碳化物的能力降低。