Consiste na submersão em nitrogênio líquido componentes de aço a uma temperatura de – 196°C (196°C abaixo de zero) para se obter a estrutura desejada. O tratamento sub-zero é realizado para completar a transformação da austenita retida residual em martensita.
Geralmente é aplicado amplamente nos mercados automotivos, aeroespacial, duas rodas, agrícolas e metal-mecânico, em peças/componentes de aços com alto ou baixo carbono, ligados ou não, que passaram por algum tipo de tratamento térmico anterior, como cementação ou carbonitretação, temperados e revenidas, garantindo assim a transformação completa da microestrutura martensítica, mantendo boa estabilidade dimensional e dureza superficial mais uniforme. Após a realização do sub-zero, as peças deverão ser novamente revenidas.