將工件淬火冷卻至室溫后，立即放置在低于室溫的環境下停留一定時間，取出置于室溫中，這種低于室溫的處理叫冷處理。軸承鋼冷處理常采用冷凍機和干冰酒精溶液。
　　1.冷處理的作用
　　精密軸承對尺寸穩定性要求較高；套圈淬火（尤其是分級淬火）后，內部組織仍保留較多的殘余奧氏體，這種殘余奧氏體是不穩定的組織，在儲存和使用軸承過程中，會不斷地發生變化，從而改變軸承的精度。為此采用冷處理工藝，它能減少組織中的殘余奧氏體，稍微提高零件的硬度。
　　2.冷處理工藝
　　淬火后在室溫停留：淬火后，一定要使套圈內外均勻冷至室溫后進行冷處理，否則容易開裂，冷至室溫后馬上冷處理（一般不超過30min），否則會中止奧氏體向馬氏體的轉變。
　　冷處理溫度：冷處理的溫度主要根據鋼的馬氏體轉變終止溫度Mf，另外還要考慮冷處理對機械性能的影響及工藝性等因素。
　　對于GCr15鋼，冷處理選用-70℃；精度要求不甚高的套圈或設備有限制時，冷處理溫度可選為-40～-70℃；超精密軸承，可在-70℃～-80℃之間進行冷處理。過冷的溫度影響軸承沖擊疲勞和接觸壽命。
　　冷處理保溫：雖然大量馬氏體的轉變是在冷到一定溫度傾刻間完成的，但為使一批套圈表面與心部都均勻達到冷處理溫度，需要一定的保溫時間，一般為1～1.5h。
　　冷處理后的回火:套圈冷處理后放在空氣中,其溫度緩慢升至室溫后及時進行回火。溫升不能太快，否則容易開裂；回火及時，否則套圈內部較大的殘余應力會導致套圈開裂，一般不超過2h。