对于要求卓越强度和抗冲击性的应用领域，所使用的中厚板和管材通常都经过淬火和回火处理。例如：起重臂和支撑结构、机器设备及机械装置、耐磨板和装甲板、压力容器和储罐。
热处理中厚钢板的应用：采矿液压盾构设备、运输高磨蚀性岩石的非公路卡车、大型水力发电设备的压力管道
这类应用领域采用高强度钢的目的是为了减小钢板的规格厚度，从而减轻重量。当要求屈服强度超过约500MPa时，钼成为中厚板所用钢种的重要合金元素(是否需要钼作为合金化元素，还取决于钢板的规格和钢厂的生产设备)。减轻结构的重量带来许多好处，包括减少材料消耗(图1)，减少焊接(图2)以及降低运输和起重成本。这些优势较好地弥补了钼合金钢材料成本的增加。
图1 随着钢板屈服强度的增加，钢板厚度(和重量)减少的潜力
经水淬和回火处理的高强度结构钢可满足严格的强度和韧性要求，例如移动式起重机所要求的性能。这些钢种的最低屈服强度约为550MPa-1100 MPa。实际上，1100MPa的最低屈服强度代表了高强度结构钢发展的顶点。最低屈服强度为500MPa的结构用低碳调质钢已用于海洋工程。生产商通过在高达700°C的温度下对淬火钢板进行受控回火处理来调整这些钢的机械性能组合，这些钢兼具高强度和良好的韧性。当用于重载车辆和与安全相关的结构时，要求它们在低于0°C的工作温度下，具有抗脆性断裂的能力。
这些钢种的化学成分必须经过仔细设计，从而获得每种特定应用所需的机械性能。高强度结构用调质钢通常含有低于0.2％的碳和最大2％的锰。它们可能还含有合金元素如钼、铬和镍，这些合金元素可延缓扩散控制的相变过程，从而提高钢的淬透性。
图3显示了焊接后从800°C到500°C的冷却时间（ΔT8/5）对焊缝热影响区（HAZ）性能的强烈影响。尽管在非常短的冷却时间内碳含量控制着了马氏体的硬度，但碳当量（CE）决定了冷却过程中何时形成马氏体。随着CE的增加，临界ΔT8/5会变长，并处于板材现场焊接所用的SMAW和MAG焊接工艺典型的工作条件范围内。CE较高的钢种需要特殊的焊接预防措施，包括对焊接区域进行预热。随着CE的增加，工艺处理窗口变窄（图4）。焊接热输入过多会降低强度和韧性，而热输入过少会导致硬度过高，并增加热影响区的冷裂风险。
图3 焊接后，不同牌号的高强度钢板HAZ硬化与冷却时间ΔT8/5的关系
图4 三种高强度钢板所用钢种的焊接工艺窗口
低合金铬钼钢（Cr含量为1％-3％，Mo含量为0.5％-1％）通常用于制造热交换器和工艺反应装置。
加氢处理装置、加氢脱硫装置和加氢裂化装置等要求高温和高压下抗氢腐蚀的容器需要使用规格复杂的钢板。石化工艺反应装置必须尽可能长时间地在高温高压等条件下安全运行。在这些应用中，室温和高温下的屈服强度、抗蠕变性能和抗冲击性能都是重要的机械性能。化学成分和钢板厚度不是影响材料性能的唯一因素。板材生产过程中的热处理条件（正火，回火，淬火，回火和应力消除退火）都会影响性能。容器制造过程（热成型、焊接）也对材料的最终性能起决定性的作用。此外，在压力容器的长期使用过程中，材料性能也会因热效应而改变。
