然而，對于低合金鋼，尤其是純鐵，其晶格本征層錯能較高，難以通過傳統的冶煉方法在Fe的晶格中觸發廣泛的馬氏體相變，無法得到高密度的馬氏體相。同時，由于合金元素含量較低，不利于產生析出相，使得人們難以對低合金鋼進行力學強化。此外，由于缺乏相對干凈的研究載體，以及馬氏體相變過程的復雜性，馬氏體相變的機理仍然是基礎物理學研究中懸而未決的重要科學問題之一。

從原理上講，在鋼鐵中之所以可以生成如此豐富的“障礙物”，主要源于其主要構成成份Fe存在多種晶體結構（圖2），包括體心立方 bcc-α 相、面心立方 fcc-γ 相、體心四方 bct-α' 相和密排六方 hcp-ε 相，并展現出不同的物理與化學屬性，更重要的是在相變過程中樣品內部會生成大量晶界、合金析出物等，形成空間位阻，抑制位錯滑移，由此可在較寬的范圍內調控鋼鐵的力學性能。通常，在鋼鐵材料的熱處理過程中（一般為高溫環境，γ-Fe 為高溫穩定相），急速冷卻或施加應變時，不全位錯將沿(111)γ 晶面[-211]γ 的晶向發生滑移，形成堆垛層錯（stacking faults），誘導 γ-Fe 向其它結構轉變。另外，利用傳統合金化方法，可將溶質原子引入到Fe晶格中并有效降低層錯能，促進相變的發生。同時，也會改變相變路徑，產生多種相變過程。大多數情況下，這些相變過程相互交織，會形成各種有利于力學增強的“障礙物”，如馬氏體和析出物，甚至“截獲”亞穩態中間相，從而阻礙位錯滑移，增強力學性能。一般來說，這些“障礙物”具有不同的形狀（如板狀與球狀）與不同的尺寸（從幾個納米到幾十個微米），也可能形成多層級結構（hierarchical structure），最終產生多級與多尺度復合相，極大地提高材料的強度。