Методами просвечивающей электронной микроскопии, дифракции обратно рассеянных электронов и рентгеноструктурного анализа прослежена эволюция микроструктуры стали 38Г2Ф и проведена количественная оценка компонент упрочнения и их относительного вклада в предел текучести данной стали после закалки и отпуска при 650 °C. Разупрочнение стали при увеличении продолжительности изотермического отпуска tотп от 2 до 3000 минут происходит в две стадии: интенсивный темп падения прочностных свойств Ds/Dtотп ~ 100 МПа/мин на I стадии (tотп ≤ 8 мин) сменяется слабым разупрочнением Ds/Dtотп ~ 0,1 МПа/мин на II стадии (tотп ≥ 64 мин). Показано, что основной вклад ( q ~ 80 %) в предел текучести стали 38Г2Ф на I стадии отпуска мартенсита вносит совокупное действие дислокационного и зернограничного (за счет границ реек) механизмов упрочнения, а на II стадии отпуска - субзеренное упрочнение.