高強度鋼的定義隨著技術進步而變化，一般而言，屈服強度達到1370MPa以上，抗拉強度達到1620MPa以上的合金鋼被稱為超高強度鋼。這類鋼按其合金化程度和微觀組織分為多種類型，包括低合金中碳馬氏體強化型、中合金中碳二次沉淀硬化型、高合金中碳Ni-Co型、超低碳馬氏體時效硬化型以及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在低合金調質鋼基礎上發展起來的，合金元素總量通常不超過6%，主要牌號如4340（40CrNiMo）、D6AC（45CrNiMoV）、30CrMnSiNi2A、300M（43CrNiSiMoV）以及不含鎳的硅錳鉬釩或硅錳鉻鉬釩等。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。由于合金元素含量較低，這種鋼成本低廉，生產工藝簡單，廣泛應用于飛機大梁、起落架、發動機軸、高強度螺栓、固體火箭發動機殼體和化工高壓容器等。中合金中碳二次沉淀硬化型超高強度鋼源于5%Cr型模具鋼，具有高溫回火狀態下高強度和良好的塑性和韌性，抗熱性好，組織穩定，適用于飛機起落架、火箭殼體等。典型鋼種如H11和H13，主要成分為C0.32%-0.45%、Cr4.75%-5.5%、Mo1.1%-1.75%、Si0.8%-1.2%。高合金中碳Ni-Co型超高強度鋼是在9%Ni型低溫鋼基礎上發展起來的，添加鈷提高Ms溫度，減少殘余奧氏體，鋼中含少量鉻和鉬，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（0.16%C-10%Ni-14%Co-1%Mo-2%Cr-0.05%V）。這類鋼綜合力學性能高，抗應力腐蝕性好，具有良好工藝性能和焊接性能，廣泛應用于航空、航天和潛艇構件。超低碳馬氏體時效硬化型超高強度鋼，又稱馬氏體時效鋼，基體為超低碳的鐵鎳或鐵鎳鈷馬氏體。馬氏體形成時不需要快冷，硬度約為HRC20，塑性很好。這類鋼具有良好的成形性能、焊接性能和尺寸穩定性，熱處理工藝簡單，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為高合金的超高強度鋼，如17-7PH（OCr17Ni7Al）、PH15-7Mo（OCr15Ni7Mo2Al）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，再經過冷加工、冷處理或加熱到750℃進行調整處理后，奧氏體轉變為馬氏體。最后在400-550℃時效，形成在回火馬氏體基體上彌散分布的第二相強化組織。這類鋼在315℃以上長時間使用時會因金屬間化合物沉淀變脆，使用溫度受限，主要用于制造航空器件構件、高壓容器和高應力腐蝕化工設備零件等。