Η διαδικασία κρυογονικής επεξεργασίας χρησιμοποιεί εξαιρετικά χαμηλές ή κρυογονικές θερμοκρασίες για την επεξεργασία και την ενίσχυση μετάλλων. Γενικά χρησιμοποιείται για την ομαλοποίηση ή την εξάλειψη των υπολειπόμενων τάσεων σε ένα μεταλλικό τεμάχιο εργασίας που έχει συγκολληθεί ή έχει υποστεί θερμική επεξεργασία. Οι θερμοκρασίες που χρησιμοποιούνται στην κρυογονική επεξεργασία τυπικά υπερβαίνουν τους 310° κάτω από το μηδέν Φαρενάιτ (περίπου -190° Κελσίου). Η επεξεργασία μετάλλου σε αυτές τις ακραίες θερμοκρασίες έχει γενικά ως αποτέλεσμα ένα τεμάχιο εργασίας που είναι πιο ανθεκτικό, λιγότερο επιρρεπές σε ρωγμές και ευκολότερο να κατεργαστεί σε ένα τελειωμένο μέρος. Η κρυογονική επεξεργασία χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανίες, αλλά είναι πιο συνηθισμένη στην κατασκευή ανταλλακτικών αυτοκινήτων, χυτών και πολλών τύπων εργαλείων κοπής.
Όταν συγκολλάται ένα μεταλλικό μέρος, η θερμότητα προκαλεί την επέκταση του μετάλλου στην περιοχή γύρω από τη συγκόλληση. Καθώς το εξάρτημα ψύχεται, συστέλλεται άνισα, αφήνοντας πίσω του υπολειμματικές τάσεις και πιθανά αδύναμα σημεία. Το ίδιο ισχύει για τη θερμική επεξεργασία και άλλες διεργασίες που προκαλούν υψηλές θερμοκρασίες στο μέταλλο. Οι ακραίες χαμηλές θερμοκρασίες που χρησιμοποιούνται στην κρυογονική επεξεργασία ανακουφίζουν αυτές τις καταπονήσεις και εξαλείφουν τα αδύναμα σημεία στο τμήμα προάγοντας την ομοιόμορφη συστολή και αλλάζοντας τους κόκκους του κράματος. Οι συνήθεις πρακτικές κρυογονικής επεξεργασίας περιλαμβάνουν την κρυογονική αφαίρεση γρεζιών και την κρυογονική σκλήρυνση.
Η αφαίρεση γρεζιών είναι η διαδικασία αφαίρεσης αιχμηρών άκρων που προκαλούνται από τη μηχανική κατεργασία ή το φλας που συσσωρεύεται όταν ένα εξάρτημα χυτεύεται ή σφυρηλατείται. Στην κρυογονική αφαίρεση γρεζιών, ένα τεμάχιο εργασίας συνήθως ψύχεται με υγρό άζωτο σε κρυογονικές θερμοκρασίες. Το υπερβολικό κρύο καθιστά τα γρέζια και τα φλας εύθραυστα, καθιστώντας τα εύκολο να αφαιρεθούν με αμμοβολή ή ανατροπή. Δεδομένου ότι είναι μαλακά και δύσκολα κατεργάζονται σε θερμοκρασία δωματίου, τα πλαστικά και τα ελαστικά εξαρτήματα συχνά αφαιρούνται επίσης κρυογονικά.
Όταν ένα μεταλλικό μέρος υποβάλλεται σε θερμική επεξεργασία, μια κρυσταλλική δομή, που ονομάζεται ωστενίτης, μετατρέπεται σε ένα διαφορετικό σχήμα κόκκου, που ονομάζεται μαρτενσίτης. Δεδομένου ότι ορισμένα πρότυπα απαιτούν περισσότερο μαρτενσίτη από ό,τι συνήθως παράγεται με θερμική επεξεργασία, ο μετασχηματισμός συχνά επεκτείνεται με κρυογονική σκλήρυνση, η οποία συνήθως γίνεται σε θερμοκρασίες -300°F (-185°C) και κάτω. Αυτός ο τύπος κρυογονικής επεξεργασίας προκαλεί ταχεία αλλαγή στη δομή του κράματος, με αποτέλεσμα υψηλότερο ποσοστό μαρτενσίτη.
Οι βιομηχανίες μουσικής και ηλεκτρονικών έχουν επίσης βρει τρόπους να βελτιώσουν την ποιότητα των προϊόντων τους μέσω της κρυογονικής επεξεργασίας. Πιστεύεται ότι η κρυογονική επεξεργασία ενός ορειχάλκινου οργάνου, όπως η τρομπέτα ή το σαξόφωνο, ανακουφίζει από τις υπολειπόμενες πιέσεις που δημιουργούνται κατά την κατασκευή, με αποτέλεσμα καλύτερη συνολική δόνηση και βελτιωμένο τονισμό. Ακόμη και οι χορδές κιθάρας από χάλυβα και τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα, όπως τα στερεοφωνικά καλώδια και οι σύνδεσμοι, λέγεται ότι παρουσιάζουν καλύτερη απόδοση μετά από κρυογονική επεξεργασία.