深冷处理细化了晶粒。
低温收缩导致材料晶格常数缩小，在马氏体基体上析出纳米级别的超细碳化物，同时马氏体的轴比降低，陈长风、李士燕的实验验证了T12在经过深冷处理（-196℃保温10小时）后，其马氏体轴比数值稳定在1.027，而未深冷的轴比在1.038，在李雄、李士燕的另外一个高速钢W6CR5MO4V2的深冷实验中，其马氏体轴比从未深冷的1.022降到深冷（-196℃保温12小时）后的1.014。未深冷的马氏体孪晶宽度为20-70nm, 经过深冷后马氏体孪晶宽度10-20nm，晶粒明显细化。
深冷处理降低了马氏体碳含量。
同上实验，马氏体的碳含量从0.49%降到0.32%，而且孪晶带上析出的碳化物颗粒尺寸为6-10nm。晶粒度越细，细晶带来的强化量越大。
深冷处理减少点缺陷，这也是工件冲击韧性提高的原因之一。
大连理工段春增等人对W18CR4V深冷效果做了一些对比，其结果如下：