原则上，当机械精密钢管快速冷却时，碳原子穿过晶格并形成更大的碳化物的时间更少。冷却速度更快——例如，通过以每分钟约 1,000°C 的速度对机械精密钢管进行淬火- 导致碳化物形成完全抑制，并迫使过冷铁素体将大量碳原子保留在溶液中，而实际上它没有空间。

这产生了一种新的微观结构，马氏体。马氏体的DPH约为1000；这是最难的机械精密钢管的脆性形式。回火马氏体钢——即，将其温度升高到 400°C 并保持一段时间——会降低硬度和脆性，从而产生强韧的机械加工用精密无缝管。

淬火回火热处理适用于许多不同的冷却速率、保温时间和温度；它们构成了控制机械精密钢管性能的非常重要的手段。（另见下文钢的处理：热处理。）

甲第三种方式来改变机械精密钢管的性能是通过添加产生纯不能达到特性的除碳以外的合金元素的碳钢。用于合金钢机械加工专用精密钢管的大约20种元素中的每一种都对微观结构以及微观结构发生变化的温度、保温时间和冷却速率有明显的影响。

它们改变铁素体和奥氏体之间的转变点，改变固溶和扩散速率，并与其他元素竞争形成金属间化合物，如碳化物和氮化物。有大量的经验有关机械用精密钢管合金化如何影响热处理条件、微观结构和性能的信息。

此外，对原理有很好的理论理解，在计算机的帮助下，工程师可以预测机械精密钢管在合金化、热轧、热处理和冷成型时的微观结构和性能。

合金化效果的一个很好的例子是制造具有良好焊接性的高强度机械精密钢管。这不能通过仅使用碳作为强化剂来实现，因为碳会在焊缝周围产生脆性区域，但可以通过保持低碳并添加少量其他强化元素（例如镍或锰）来实现。

原则上，机械精密钢管的强化是通过增加晶格结构对运动的阻力来实现的。错位。位错是晶体晶格中的失效，使金属的形成成为可能。当镍等元素保持在铁氧体中的固溶体时，它们的原子会嵌入铁晶格中并阻止位错的运动。

这种现象称为固溶硬化。通过以下方式实现更大的强度增加沉淀硬化，其中某些元素（如 钛、铌和钒）在机械精密钢管冷却过程中不固溶在铁素体中，而是形成细分散的、极小的碳化物或氮化物晶体，这也有效地限制了精密机械无缝钢管铁素体的流动错位。

此外，这些强碳化物或氮化物形成剂中的大多数会产生小晶粒尺寸，因为它们的沉淀物具有成核作用并在冷却机械精密钢管的再结晶过程中减慢晶体生长。