Исследована опытная высокопрочная сталь 20Х2Г2СНМА, обладающая высокой устойчивостью переохлажденного аустенита к образованию диффузионных продуктов превращения. Проведен дилатометрический анализ фазовых и структурных превращений при непрерывном охлаждении и изотермической выдержке. Установлены температурно-временные диапазоны превращений, построена термокинетическая диаграмма. Определены механические свойства стали после различных режимов термической обработки: отжиг, нормализация, закалка, отпуск, изотермическая и ступенчатая закалка. Показано, что наличие бейнита в исследуемой стали приводит к снижению ударной вязкости независимо от его морфологии и температурного интервала образования.