La martensite est le constituant le plus largement utilisé dans les aciers de nouvelle génération pour sa très haute résistance. Ainsi, une fine compréhension des mécanismes métallurgiques reliant la microstructure au comportement mécanique est essentielle pour continuer à orienter son développement. Toutefois, la microstructure martensitique est très complexe, composée d’un fin enchevêtrement de micro-constituants hétérogènes en taille, en densité de dislocations et en densité de nano-carbures qui varient avec le traitement thermique. Les micro-constituants (paquets, blocs, sous-blocs) sont normalement caractérisés par Microscopie Electronique à Balayage (MEB) grâce à la technique de diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD). Les lattes, les nano-carbures et les dislocations sont classiquement observés par Microscopie Electronique à Transmission (MET). Cependant, la zone d’observation reste trop locale pour en dégager des données statistiques et représentatives. Cette étude a pour objectif d’analyser l’effet de la vitesse de trempe sur la microstructure martensitique des aciers bas carbone et les propriétés mécaniques correspondantes. Deux vitesses de refroidissement, V1 = 300 °C/s et V2 < 60 °C/s, sont considérées. Une baisse de Rm est observée avec la diminution de la vitesse de trempe mais aucune différence à l’échelle des micro-constituants n’a été mise en évidence. Pourtant des mécanismes d’auto-revenu aux vitesses les plus faibles pourraient impacter la microstructure à l’échelle des dislocations et des nano-précipités. Des techniques avancées de microscopie d’orientations comme l’HR-EBSD et l’A-ECCI [1,2] ont été utilisées pour caractériser ces variations microstructurales à l’échelle nanométrique et leur répartition spatiale.