Исследованы структурно-фазовое состояние и микротвёрдость $HV$ поверхностного слоя двухфазной латуни ЛС59-1 после различных режимов высокочастотной ударной обработки с помощью ультразвука (УЗУО) в среде жидкого азота. Показано, что изменение механических свойств и структурно-фазового состояния поверхностного слоя с ростом времени обработки имеет двухстадийный характер. Первая стадия стремительного упрочнения (в $\sim$2 раза) продолжительностью $\sim$20 с, обусловленного структурно-фазовыми перестройками, сменяется стадией насыщения соответствующих характеристик. Основными факторами упрочнения является накопление дислокаций в плоских скоплениях, формирование микродвойников и сдвиговых полос с высокой плотностью дислокаций в них, которые обеспечивают диспергирования зернённой структуры и уменьшение размера областей когерентного рассеяния более, чем в 10 раз. Выявленные изменения фазового и химического состава, а также формирование напряжений сжатия и переориентация зёрен, обеспечивают дополнительное упрочнения поверхностного слоя после крио-УЗУО.