超高強度鋼的定義是相對于時代要求和技術進步程度而在變化的，一般講，屈服強度在1200 Mpa以上，抗拉強度在1400 Mpa以上的合金鋼稱為超高強度鋼。按其合金化程度和顯微組織分為低合金中碳馬氏體強化型超高強度鋼、中合金中碳二次沉淀硬化型超高強度鋼、高合金中碳Ni-Co型超高強度鋼、超低碳馬氏體時效硬化型超高強度鋼、半奧氏體沉淀硬化型不銹鋼等。

低合金中碳馬氏體強化型超高強度鋼是低合金調質鋼的基礎上發展起來的，合金元素總量一般超過6%。主要牌號包括傳統的鎳鉻鉬調質鋼4340（40CrNiMo），碳含量0.45%的鎳鉻鉬釩鋼D6AC(45CrNiMoV)，碳含量0.3%的鉻錳硅鎳鋼（30CrMnSiNi2A），在4.40鋼基礎上通過加入硅(1.6%)和釩（0.1%）而研制成的300M鋼（43CrNiSiMoV）以及不含鎳鉻或不含鎳的硅錳鉬釩或硅錳鉻鉬釩鋼等。通過真空熔煉降低鋼中雜質元素含量，改善鋼的橫向塑性和韌性。由于鋼中合金元素含量降低，成本低，生產工藝簡單，廣泛用于飛機大梁、起落架、發動機軸、高強度螺栓、固體火箭發動機殼機和化工高容器等。

中合金中碳二次沉淀硬化型超高強度鋼是5%Cr型模具鋼移植而來的。由于它在高溫回火狀態下有很高的強度和較滿意的塑性和韌性、抗熱型好、組織穩定，可用于飛機起落架、火箭殼體等。典型鋼種為H11和H13等，其主要成分為：C 0.32%～0.45%；Cr 4.75%～5.5%；Mo 1.1%~1.75%；Si 0.8%~1.2%。

高合金中碳Ni-Co（9Ni-4Co-XX）型超高強度鋼，是在具有高韌性、低脆性轉變溫度的9%Ni型低溫鋼的基礎上發展起來的。在9%Ni鋼中添加鈷是為了提高鋼的Ms（馬氏體轉變）溫度，減少鋼中的殘余奧氏體，同時，鈷在鎳鋼中起固溶強化作用，通過加鈷還可獲得鋼的自回火特性，從而使這類鋼具有優良的焊接性能。碳在這類鋼中起強化作用。鋼中含有少量鉻和鉬，以便在回火時產生彌散強化效應。主要牌號有HP9-4-25，HP9-4-30，HP9-4-45以及改型的AF1410（0.16C-10%Ni-14%Co-1%Mo-2%Cr-0.05%V）等。這類鋼綜合力學性能高，抗應力腐蝕性好，具有良好的工藝性能和焊接性能，廣泛用于航空、航天和潛艇殼體等產品上。

超低碳馬氏體時效硬化型超高強度鋼，通常稱馬氏體是時效鋼。鋼的基體為超低碳的鐵鎳或鐵鎳鈷馬氏體。其特點是：馬氏體形成時不需要快冷，可變溫及等溫形成；具有體心立方結構；硬度約為HRC20，塑性很好；在加熱時不出現像在低碳馬氏體中發生的回火現象，并有很大的逆轉變溫度遲滯，因而可以在較高溫度進行馬氏體基體內的實效硬化。在這樣的高鎳馬氏體中含有能引起時效強化的元素，借助于時效強化，從過飽和的馬氏體中析出彌散分布的金屬間化合物，使鋼獲得高強度和高韌性。按鎳含量，馬氏體時效鋼分為25%Ni、20%Ni、18%Ni和12%Ni等類型。18%Ni型應用較廣，為含有鉬、鈦等強化元素的超低碳鐵-鎳（18%）-鈷（8.5%）合金，包括3個牌號：18%Ni（200）、18%Ni（250）和18%Ni（300）（200、250、300）為抗拉強度等級，單位為ksi）。這種鋼是通過金屬間化合物的析出使鋼強化，借無碳的馬氏體基體取得高塑性，最后達到很高的強度塑性配合。這類鋼具有良好的形成性能、焊接性能和尺寸穩定性，熱處理工藝也較簡單，用于航空、航天器構件和冷擠、冷沖壓模具等。

半奧氏體沉淀硬化型不銹鋼是一類高合金的超高強度鋼，如常見的17-7PH(0Cr17NiAl)、PH15-7Mo（0Cr15Ni7Mo2Al）和AFC-77(15Cr15Mo5Co14V)等。這類鋼經固溶化處理，冷卻到室溫為奧氏體組織，在經過冷加工、冷處理或者加熱到750℃進行調整處理后，奧氏體轉變為馬氏體。最后，在400~550℃時效，便得到在回火馬氏體基體上彌散分布著第二相強化組織的超高強度鋼。這類鋼在315℃以上長時間使用時，會因為金屬間化合物沉淀而使材料變脆，所以使用溫度要限制在315℃以下。這類鋼主要用于制造航空器結構件、高壓容器和高應力腐蝕化工設備零件等。