Abstract Achieving an optimal balance between strength and ductility in advanced engineering materials has long been a challenge for researchers. In the field of material strengthening, most approaches that prevent or impede the motion of dislocations involve ductility reduction. In the present study, we propose a strengthening approach based on spinodal decomposition in which Cu and Al are introduced into a ferrous medium–entropy alloy. The matrix undergoes nanoscale periodic spinodal decomposition via a simple one-step aging procedure. Chemical fluctuations within periodic spinodal decomposed structures induce spinodal hardening, leading to a doubled strengthening effect that surpasses the conventional precipitation strengthening mechanism. Notably, the periodic spinodal decomposed structures effectively overcome strain localization issues, preserving elongation and doubling their mechanical strength. Spinodal decomposition offers high versatility because it can be implemented with minimal elemental addition, making it a promising candidate for enhancing the mechanical properties of various alloy systems.

The nonequilibrium microstructures produced by laser‐based additive manufacturing can enhance the mechanical properties of metallic alloys. However, the optimal post‐treatment conditions will change according to the initial microstructure induced by the manufacturing process employed. Therefore, this study investigates the optimal direct aging conditions for the post‐treatment of laser powder bed fusion‐processed 18Ni300 maraging steel by changing the aging temperature and time. The aging time required to achieve maximum tensile strength decreased as the aging temperature increased, and an increase in the aging temperature accelerated the evolution of nanoscale precipitates. The results indicate that the optimal direct aging conditions of 520 °C for 2 h achieved the largest tensile strength (≈2100 MPa) and precipitate area fraction. Notably, the reduced aging time at this temperature compared with that under conventional aging conditions (8 h at 460 °C or 490 °C) minimizes the thickening of the (Mo,Ti)‐rich segregation, which otherwise contributes to austenite reversion and strength reduction owing to overaging. Thus, the optimal direct aging conditions for additively manufactured maraging steel components are different from those for conventionally produced maraging steel components. This understanding of the microstructural changes induced by direct aging according to the initial non‐equilibrium state provides vital information for enhancing the performance of additively manufactured metallic alloys.