以无碳(或微碳)马氏体为基体的，时效时能产生金属间化合物沉淀硬化的超高强度钢。与传统高强度钢不同，它不用碳而靠金属间化合物的弥散析出来强化。这使其具有一些独特的性能:高强韧性，低硬化指数，良好成形性，简单的热处理工艺，时效时几乎不变形，以及很好的焊接性能。因而马氏体时效钢已在需要此种特性的部门获得广泛的应用。热处理工艺简单是马氏体时效钢的另一重要优点。钢经热加工后，在冷加工和时效强化之前应进行固溶处理。目的在于:溶解热加工后余留的沉淀物;使基体溶有充足的强化元素;并获得均匀的高位错密度的全马氏体组织。固溶温度通常采用820~840℃，固溶时间为每25ram厚度1h，固溶后空冷，冷却速度对组织和性能影响不大。马氏体时效钢的高强度是通过时效处理得到的。时效温度一般为480℃，强度级别高的钢种可采用510¨C，时效时间为3~6h，时效后空冷。时效后在马氏体基体上，析出大量弥散的和超显微的金属间化合物质点，使材料强度成倍提高而韧性损失较小。
　　马氏体时效钢的性能还可通过奥氏体形变，或马氏体形变，或两者结合得到提高。奥氏体形变处理使奥氏体晶粒尺寸减小到10um以下，从而得到具有一定延性的，强度大于3500MPa的马氏体时效钢。在固溶后和时效前进行的马氏体形变处理，由于产生更多的位错，通常可使强度提高200MPa。固溶前的马氏体形变，能细化奥氏体晶粒并增加钢时效后的强度。