對于要求卓越強度和抗沖擊性的應用領域，所使用的中厚板和管材通常都經過淬火和回火處理。例如：起重臂和支撐結構、機器設備及機械裝置、耐磨板和裝甲板、壓力容器和儲罐。
熱處理中厚鋼板的應用：采礦液壓盾構設備、運輸高磨蝕性巖石的非公路卡車、大型水力發電設備的壓力管道
這類應用領域采用高強度鋼的目的是為了減小鋼板的規格厚度，從而減輕重量。當要求屈服強度超過約500MPa時，鉬成為中厚板所用鋼種的重要合金元素(是否需要鉬作為合金化元素，還取決于鋼板的規格和鋼廠的生產設備)。減輕結構的重量帶來許多好處，包括減少材料消耗(圖1)，減少焊接(圖2)以及降低運輸和起重成本。這些優勢較好地彌補了鉬合金鋼材料成本的增加。
圖1 隨著鋼板屈服強度的增加，鋼板厚度(和重量)減少的潛力
經水淬和回火處理的高強度結構鋼可滿足嚴格的強度和韌性要求，例如移動式起重機所要求的性能。這些鋼種的最低屈服強度約為550MPa-1100 MPa。實際上，1100MPa的最低屈服強度代表了高強度結構鋼發展的頂點。最低屈服強度為500MPa的結構用低碳調質鋼已用于海洋工程。生產商通過在高達700°C的溫度下對淬火鋼板進行受控回火處理來調整這些鋼的機械性能組合，這些鋼兼具高強度和良好的韌性。當用于重載車輛和與安全相關的結構時，要求它們在低于0°C的工作溫度下，具有抗脆性斷裂的能力。
這些鋼種的化學成分必須經過仔細設計，從而獲得每種特定應用所需的機械性能。高強度結構用調質鋼通常含有低于0.2％的碳和最大2％的錳。它們可能還含有合金元素如鉬、鉻和鎳，這些合金元素可延緩擴散控制的相變過程，從而提高鋼的淬透性。
圖3顯示了焊接后從800°C到500°C的冷卻時間（ΔT8/5）對焊縫熱影響區（HAZ）性能的強烈影響。盡管在非常短的冷卻時間內碳含量控制著了馬氏體的硬度，但碳當量（CE）決定了冷卻過程中何時形成馬氏體。隨著CE的增加，臨界ΔT8/5會變長，并處于板材現場焊接所用的SMAW和MAG焊接工藝典型的工作條件范圍內。CE較高的鋼種需要特殊的焊接預防措施，包括對焊接區域進行預熱。隨著CE的增加，工藝處理窗口變窄（圖4）。焊接熱輸入過多會降低強度和韌性，而熱輸入過少會導致硬度過高，并增加熱影響區的冷裂風險。
圖3 焊接后，不同牌號的高強度鋼板HAZ硬化與冷卻時間ΔT8/5的關系
圖4 三種高強度鋼板所用鋼種的焊接工藝窗口
低合金鉻鉬鋼（Cr含量為1％-3％，Mo含量為0.5％-1％）通常用于制造熱交換器和工藝反應裝置。
加氫處理裝置、加氫脫硫裝置和加氫裂化裝置等要求高溫和高壓下抗氫腐蝕的容器需要使用規格復雜的鋼板。石化工藝反應裝置必須盡可能長時間地在高溫高壓等條件下安全運行。在這些應用中，室溫和高溫下的屈服強度、抗蠕變性能和抗沖擊性能都是重要的機械性能?；瘜W成分和鋼板厚度不是影響材料性能的唯一因素。板材生產過程中的熱處理條件（正火，回火，淬火，回火和應力消除退火）都會影響性能。容器制造過程（熱成型、焊接）也對材料的最終性能起決定性的作用。此外，在壓力容器的長期使用過程中，材料性能也會因熱效應而改變。
