1. 液氮冷卻的直接應用
即將液氮作為切削液直接噴射到切削區。氮氣是大氣中含量最多的成分，液氮作為制氧工業的副產品來源十分廣闊。使用液氮作為切削液，應用后直接揮發成氣體返回大氣中，沒有任何污染物，從環保方面看，是一種很好的切削液替代品。
美國懷特州立大學S.Y.Hong博士為首的課題組，在解決了液氮從貯存罐到切削區流動過程中的液氮揮發問題后，在液氮冷卻超低溫狀態下，對車削加工方法進行了廣泛的研究。他對某些刀具材料的超低溫下切削性能實驗研究結果表明，在液氮冷卻加工狀態下，硬質合金材料能保持其抗彎強度、斷裂韌性和耐沖擊強度，其硬度隨溫度的降低而增大，因此硬質合金刀具材料在液氮冷卻中能夠保持其優良的切削性能，并且和在常溫下一樣，其性能決定于粘結相的數量。對于高速鋼，隨溫度的降低，其硬度增大而抗沖擊強度降低，但總體上能保持較好的切削性能。他對一些材料在低溫下提高其切削加工性進行了研究，選用了低碳鋼AISI 1010、高碳鋼AISI 070、軸承鋼AISI E52100、鈦合金Ti-6Al-4V、鑄造鋁合金A390五種材料，實驗研究表明：由于低碳鋼表現出良好的低溫脆性，低溫切削可獲得理想的加工效果；對于高碳鋼和軸承鋼，應用液氮冷卻可抑制切削區溫升和刀具磨損速度；在切削鑄造鋁合金時，應用低溫冷卻可提高刀具硬度和刀具抗硅相磨粒磨損能力，在加工鈦合金時，同時低溫冷卻刀具和工件，可有效地降低切削溫度和減少鈦和刀具材料之間的化學親和力�？傊�，都獲得較好的加工效果。
一般來說，由于刀具磨損極其嚴重，金剛石刀具不能用來加工黑色金屬。美國一學者采用液氮冷卻加工系統對不銹鋼用金剛石刀具進行車削加工，由于低溫抑制了碳原子的擴散和石墨化，大大減少了刀具磨損，并取得了極好的加工質量，其表面粗糙度達到Ra25nm。
磨削加工時會因磨削區高溫常常對工件表面造成熱損傷，如燒傷、微裂紋等。為有效解決這些問題，印度工學院S.Paul對液氮超低溫磨削五種常用鋼材進行了研究，結果表明：正確合理地使用液氮冷卻，可有效控制磨削區溫度，使磨削溫度保持在材料發生相變溫度之下而不發生磨削燒傷；并且在材料塑性增大和就較大進給量情況下，這種效果更加顯著。
對于非金屬材料和復合材料的液氮冷卻切削加工，國外也開展了廣泛研究。如KFRP(Kevlararamind fiber reinforced plastics)一種高強度/重量比、耐疲勞的復合材料，用傳統切削方法加工非常困難，限制了這種材料的使用。新西蘭學者對其進行超低溫冷卻加工，使用液氮不間斷冷卻(0.4～0.5l/min)，極大的改善了這種材料的切削加工性，不但獲得了滿意的加工表面質量，還在很大程度上延長了刀具壽命。采用低溫切削熱固性塑料、合成樹脂、石墨、橡膠和玻璃纖維等材料時也均顯示出良好的切削性能。
