沉淀硬化不銹鋼（也有稱析出強化不銹鋼）常用于核電宇航等工業，主要特點是一類具有超高強度的不銹鋼。一般按其組織形態可分為三類：沉淀硬化馬氏體不銹鋼，沉淀硬化半奧氏體不銹鋼，沉淀硬化奧氏體不銹鋼，也有的書把第一類歸到馬氏體不銹鋼，第二類、第三類歸到奧氏體不銹鋼。

 馬氏體時效不銹鋼是固溶處理后，冷至室溫時總是以馬氏體組織存在，由固溶態再進行時效處理產生析出相而強化。也有資料把這類鋼分為馬氏體沉淀硬化不銹鋼和馬氏體時效不銹鋼，在固溶態下，前者在馬氏體基體中含少量的鐵素體（10%左右）和少量殘余奧氏體，后者為馬氏體基體中只有少量的殘余奧氏體，后者的韌性相對較高。沉淀硬化半奧氏體不銹鋼是固溶熱處理后，冷至室溫時，以奧氏體組織存在，而且含有5%~20%鐵素體組織，但奧氏體組織不是十分穩定，通過一系列熱冷處理或機械變形處理后，奧氏體轉變成馬氏體，再通過時效而強化。

 奧氏體沉淀硬化不銹鋼，其組織為穩定奧氏體組織，熱處理是不能改變組織，為此，只能通過加入析出強化元素，通過時效處理而強化。沉淀硬化不銹鋼力學性能除對化學成分敏感外，對熱處理制度也很敏感，因而在實際生產中這類鋼必須嚴格按照熱處理工藝規程操作。常用的熱處理工藝有如下幾種：

  均勻化處理：一般指鑄、鍛件，在1150℃左右進行加熱，促使合金元素和組織均勻化。

  高溫固溶處理：通常在1000℃以上析出相分解，使鋼進行再結晶軟化。

 調整處理：處理溫度為760~1000℃，調整鋼中合金元素的分布，控制馬氏體的相變溫度。

 時效處理：處理溫度為460~620℃，處理溫度與時間對組織和力學性能影響較大，若希望獲得較好的韌性，可采用較高的時效溫度處理。

 冰冷處理：處理溫度為－50~-80℃，使具有較低的馬氏體相變溫度鋼也能完全轉變為馬氏體組織。

 轉變冷卻處理：在一定時間內冷卻到某一溫度并保持一段時間的處理，以確定下一步進行強化或時效處理。