Der kryogene Behandlungsprozess verwendet extrem niedrige oder kryogene Temperaturen, um Metalle zu behandeln und zu verstärken. Es wird im Allgemeinen verwendet, um Restspannungen in einem geschweißten oder wärmebehandelten Metallwerkstück zu normalisieren oder zu beseitigen. Die bei der kryogenen Behandlung verwendeten Temperaturen überschreiten typischerweise 310° unter null Fahrenheit (etwa –190° Celsius). Die Behandlung von Metall bei diesen extremen Temperaturen führt im Allgemeinen zu einem Werkstück, das haltbarer, weniger anfällig für Rissbildung und leichter zu einem fertigen Teil zu bearbeiten ist. Die kryogene Behandlung wird in vielen Industriezweigen verwendet, am häufigsten jedoch bei der Herstellung von Automobilteilen, Gussteilen und vielen Arten von Schneidwerkzeugen.
Wenn ein Metallteil geschweißt wird, führt die Hitze dazu, dass sich das Metall im Bereich um die Schweißnaht herum ausdehnt. Beim Abkühlen zieht sich das Teil ungleichmäßig zusammen und hinterlässt Restspannungen und potenzielle Schwachstellen. Das gleiche gilt für die Wärmebehandlung und andere Prozesse, die im Metall hohe Temperaturen induzieren. Die extrem kalten Temperaturen, die bei der kryogenen Behandlung verwendet werden, bauen diese Spannungen ab und beseitigen Schwachstellen im Teil, indem sie eine gleichmäßige Kontraktion fördern und die Körnung der Legierung verändern. Übliche Verfahren zur kryogenen Behandlung umfassen kryogenes Entgraten und kryogenes Härten.
Entgraten ist der Prozess des Entfernens von scharfen Kanten, die durch die Bearbeitung verursacht werden, oder Grat, der sich beim Gießen oder Schmieden eines Teils aufbaut. Beim kryogenen Entgraten wird ein Werkstück üblicherweise mit flüssigem Stickstoff auf kryogene Temperaturen abgekühlt. Die extreme Kälte macht Grate und Grat spröde und lässt sich durch Kugelstrahlen oder Trommeln leicht entfernen. Da sie bei Raumtemperatur weich und schwer zerspanbar sind, werden Kunststoff- und Gummiteile oft auch kryogen entgratet.
Wenn ein Metallteil wärmebehandelt wird, wird eine kristalline Struktur, genannt Austenit, in ein anders geformtes Korn, genannt Martensit, umgewandelt. Da einige Standards mehr Martensit erfordern, als normalerweise durch Wärmebehandlung erzeugt wird, wird die Umwandlung oft durch kryogenes Härten erweitert, das normalerweise bei Temperaturen von -300 °F (-185°C) und darunter durchgeführt wird. Diese Art der kryogenen Behandlung bewirkt eine schnelle Änderung des Gefüges der Legierung, was zu einem höheren Martensitanteil führt.
Auch die Musik- und Elektronikindustrie hat Wege gefunden, die Qualität ihrer Produkte durch kryogene Behandlung zu verbessern. Es wird angenommen, dass die kryogene Behandlung eines Blechblasinstruments, wie einer Trompete oder eines Saxophons, während der Herstellung erzeugte Restspannungen abbaut, was zu einer besseren Gesamtschwingung und einer verbesserten Intonation führt. Sogar Stahlgitarrensaiten und elektronische Komponenten wie Stereokabel und Stecker sollen nach einer kryogenen Behandlung eine bessere Leistung zeigen.