低碳贝氏体钢是以钼钢或钼硼钢为基础，同时加入锰、铬、镍以及其他微合金化元素(铌、钛、钒)，从而开发出一系列低碳贝氏体钢种。这类钢的含碳量多数控制在0.16%以下，最多不应超过0.120%[3]。由于低碳贝氏体组织钢比相同含碳量的铁素体-珠光体钢具有更高的强度，因此，低碳贝氏体钢种的研发将成为发展屈服强度为450～800MPa级别钢种的主要途径。低碳贝氏体钢中主要添加的合金元素及其作用如下:
(1)碳元素是强间隙固溶强化元素，可提高强度，但不能依靠其提高强度。尽量降低含碳量，即保持一定的韧性，也为了获得良好的焊接性。
(2)钼元素能够使钢在空冷条件下获得贝氏体组织。钼元素使钢的奥氏体等温转变曲线中的铁素体析出出现明显右移，但并不明显推移贝氏体转变，所以过冷奥氏体得以直接向贝氏体转变，而在此前没有或者只有部分先共析铁素体析出，这样也就不再发生珠光体转变。
(3)利用微量硼元素，使钢的淬透性明显增加。钼硼复合作用使过冷奥氏体向铁素体的等温转变曲线进一步右移，使贝氏体转变开始线明显突出。为了在空冷条件下得到全部低碳贝氏体组织，钼硼复合作用十分有效。
(4)硅元素是固溶强化元素，使贝氏体转变发生在更低的温度，并使贝氏体转变C曲线右移。
(5)加入其它能够增大钢过冷能力的元素，如锰、铬、镍等，以进一步增大钢的淬透性，促使贝氏体转变发生在更低的温度，目的是获得下贝氏体组织，增加其强度。
(6)加入强碳化物形成元素，即微合金化，以保证进一步细化晶粒。同时，微合金化也可以产生沉淀强化效果。
奥氏体化的钢过冷到Bs(约550℃)至Ms温度范围等温，将产生贝氏体转变，也称中温转变。它是介于扩散性珠光体转变和非扩散性马氏体转变之间的一种中间转变。在贝氏体转变区域没有铁原子的扩散，而是依靠切变进行奥氏体向铁素体的点阵重构，并通过碳原子的扩散进行碳化物的沉淀析出。一般贝氏体转变会形成3种贝氏体组织:上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体。上贝氏体的形成温度较高，呈羽毛状，性能较差;下贝氏体的形成温度低，其中铁素体片较细，且是位错亚结构，碳化物的弥散度也大，呈针状，性能优良;粒状贝氏体的形成温度最高，是由块状铁素体和岛状的富碳奥氏体所组成，性能优良。
由不同冷却速率下的低碳贝氏体钢的过冷奥氏体等温转变动力学曲线示意图可知，对于钼钢，V1将发生铁素体转变，V2发生上贝氏体转变，V3发生下贝氏体转变。而对于钼硼钢，其过冷奥氏体等温转变动力学曲线明显右移，表明在较低的冷却速率下可发生贝氏体转变。所以，低碳贝氏体钢必须控制轧制与控制冷却工艺，特别是严格地控制冷却工艺，才能得到细小的贝氏体组织，以保证获得优良性能。