高碳、高硅钢在低温进行长达许多天的等温转变可以获得极细小的贝氏体组织，其由极薄的贝氏体铁素体板条和板条间富碳的残余奥氏体薄膜组成，称为低温贝氏体组织，这种贝氏体钢的极限拉伸强度高。低温贝氏体钢具有良好的综合力学性能，是发展超级钢、超细晶钢和纳米钢铁材料的途径之一 。

通过成分的合理控制和冷却制度的优化，并运用细晶强化、弥散强化等主要强韧化机制及其迭加效应，采用微合金变质处理，使奥氏体晶粒尺寸显著减小，显微组织明显细化，碳化物弥散分布，促进多元微合金化，加入少量或微量，可形成隐晶或细针状贝氏体的高品质贝氏体或高级贝氏体钢。该贝氏体钢显微组织为贝氏体、马氏体、碳化物和残余奥氏体。经回火处理后，消除了组织中部分残余应力，组织明显细化 。  

钢中奥氏体-贝氏体复相组织使钢具有高强韧性能。该钢在合金设计上充分考虑了碳在钢中的强化作用和硅在贝氏体转变过程中强烈抑制碳化物析出的作用，而且加入能防止石墨化并提高淬透性的物质。该钢 需要经过等温淬火，其显微组织特征为：钢中的碳全部固溶于贝氏体铁素体和奥氏体中，不析出碳化物；基体组织贝氏体铁素体是含碳、硅等元素的过饱和固溶体，其亚结构为高密度位错。富碳奥氏体稳定性高，以薄膜状均匀分布于贝氏体，铁素体，板条之间，与贝氏体铁素体交替均匀排列。因此该类钢具有良好的强韧性。

该钢组织特征为：经过低温回火在板条马氏体中和贝氏体铁素体间都 析出了弥散分布的ε-碳化物，产生第二相弥散强化作用。同时，未分解的残留奥氏体由于热稳定化和机械稳定化，具有很高的稳定性，使组织中固溶强化、弥散强化、亚结构强化和相变强化等得到充分发挥，从而使钢获得超高强度。而回火时残余应力的释放、回火马氏体的形成以及一定量稳定残留奥氏体的存在，又使钢的塑韧性得到显著改善。