Проведено дилатометрическое исследование превращений переохлажденного аустенита в стали 20Х2Г2СНМА при реализации различных вариантов ступенчатой закалки с выдержкой в мартенситной области. Изучены процессы, протекающие при одноступенчатой закалке, двухступенчатой закалке и ступенчатой закалке с отпуском. Показано, что двухступенчатая закалка позволяет стабилизировать в структуре исследованной стали при комнатной температуре до 14% остаточного аустенита. Определены значения механических свойств (прочность, пластичность, ударная вязкость). Установлено, что ступенчатая закалка исследованной стали обеспечивает более высокие по сравнению с закалкой в масло и низкотемпературным отпуском показатели прочности и относительного удлинения, при меньших значениях относительного сужения и ударной вязкости.