晶粒越細，鋼材的強度越高，超細晶粒鋼正是通過細晶強化來提高鋼材屈服強度的，常用的晶粒細化方法：微合金細化法、電磁場細化法、納米析出相細化法、應(yīng)變誘導相變和形變強化相變等。具體是：
1、微合金細化法 微合金化（合金總量的質(zhì)量分數(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）進行變質(zhì)處理以提供大量彌散質(zhì)點促進非均質(zhì)形核，從而使鋼液凝固后獲得細晶。
2、電磁場細化法 強磁場或電場可降低奧氏體和鐵素體的吉布斯自由能。Ae3溫度隨著磁場場強的增加而升高，變化幅度與鋼水實際成分有關(guān)。強磁場作用下，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，鐵素體晶粒會因為數(shù)量增多而得到細化。
3、納米析出相細化法 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化作用，其沉淀析出對鋼材屈服強度的影響與細晶強化幾乎一致，細化了晶粒。
4、應(yīng)變誘導相變（SITR） 應(yīng)變誘導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，從而獲得超細鐵素體晶粒。
5、形變強化相變（DEFT） 形變強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缺陷導致形變強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。