晶粒越细，钢材的强度越高，超细晶粒钢正是通过细晶强化来提高钢材屈服强度的，常用的晶粒细化方法：微合金细化法、电磁场细化法、纳米析出相细化法、应变诱导相变和形变强化相变等。具体是：
1、微合金细化法 微合金化（合金总量的质量分数小于0.1%）的方法是在炼钢过程中向钢液中添加微合金元素（如nb、v、ti、b、n等）进行变质处理以提供大量弥散质点促进非均质形核，从而使钢液凝固后获得细晶。
2、电磁场细化法 强磁场或电场可降低奥氏体和铁素体的吉布斯自由能。ae3温度随着磁场场强的增加而升高，变化幅度与钢水实际成分有关。强磁场作用下，奥氏体由于是非磁性相，所以奥氏体自由能只是微降，而铁素体是磁性相，自由能下降明显，奥氏体更容易向铁素体转变。随着一定时间内形核数量的增多，铁素体晶粒会因为数量增多而得到细化。
3、纳米析出相细化法 研究发现在薄板坯连铸连轧低碳钢铸坯、轧卡件和钢材中均存在大量尺寸小于18nm的析出物，成分主要为铁碳析出物，对钢起到明显的沉淀强化作用，其沉淀析出对钢材屈服强度的影响与细晶强化几乎一致，细化了晶粒。
4、应变诱导相变（sitr） 应变诱导相变是将低碳钢加热到ac3温度以上对奥氏体施加连续快速大压下量变形之后急冷，从而获得超细铁素体晶粒。
5、形变强化相变（deft） 形变强化相变是通过形变前快速冷却至a3与ar3之间某一过冷奥氏体温度，并实施较大变形量轧制，利用形变造成的高储存能和高密度晶体学缺陷导致形变强化相变和铁素体动态再结晶，同时结合随后的加速冷却，获得分布均匀的尺寸为2~4μm的铁素体晶粒。