晶粒越細(xì)，鋼材的強(qiáng)度越高，超細(xì)晶粒鋼正是通過細(xì)晶強(qiáng)化來提高鋼材屈服強(qiáng)度的，常用的晶粒細(xì)化方法：微合金細(xì)化法、電磁場細(xì)化法、納米析出相細(xì)化法、應(yīng)變誘導(dǎo)相變和形變強(qiáng)化相變等。具體是：
1、微合金細(xì)化法 微合金化（合金總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.1%）的方法是在煉鋼過程中向鋼液中添加微合金元素（如Nb、V、Ti、B、N等）進(jìn)行變質(zhì)處理以提供大量彌散質(zhì)點(diǎn)促進(jìn)非均質(zhì)形核，從而使鋼液凝固后獲得細(xì)晶。
2、電磁場細(xì)化法 強(qiáng)磁場或電場可降低奧氏體和鐵素體的吉布斯自由能。Ae3溫度隨著磁場場強(qiáng)的增加而升高，變化幅度與鋼水實(shí)際成分有關(guān)。強(qiáng)磁場作用下，奧氏體由于是非磁性相，所以奧氏體自由能只是微降，而鐵素體是磁性相，自由能下降明顯，奧氏體更容易向鐵素體轉(zhuǎn)變。隨著一定時間內(nèi)形核數(shù)量的增多，鐵素體晶粒會因?yàn)閿?shù)量增多而得到細(xì)化。
3、納米析出相細(xì)化法 研究發(fā)現(xiàn)在薄板坯連鑄連軋低碳鋼鑄坯、軋卡件和鋼材中均存在大量尺寸小于18nm的析出物，成分主要為鐵碳析出物，對鋼起到明顯的沉淀強(qiáng)化作用，其沉淀析出對鋼材屈服強(qiáng)度的影響與細(xì)晶強(qiáng)化幾乎一致，細(xì)化了晶粒。
4、應(yīng)變誘導(dǎo)相變（SITR） 應(yīng)變誘導(dǎo)相變是將低碳鋼加熱到Ac3溫度以上對奧氏體施加連續(xù)快速大壓下量變形之后急冷，從而獲得超細(xì)鐵素體晶粒。
5、形變強(qiáng)化相變（DEFT） 形變強(qiáng)化相變是通過形變前快速冷卻至A3與Ar3之間某一過冷奧氏體溫度，并實(shí)施較大變形量軋制，利用形變造成的高儲存能和高密度晶體學(xué)缺陷導(dǎo)致形變強(qiáng)化相變和鐵素體動態(tài)再結(jié)晶，同時結(jié)合隨后的加速冷卻，獲得分布均勻的尺寸為2~4μm的鐵素體晶粒。