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低合金超高强度钢以经济的价格以及高强度水平而得到广泛的应用, 这类钢的合金元素总量一般在5%( 质量分数) 左右, 淬火后在200 ℃ ~ 300 ℃的温度范围进行回火处理, 靠马氏体相变和回火析出的碳化物达到超高强度。30Cr3 钢就是一种发动机壳体用超高强度低合金钢, 其最终的综合力学性能主要靠淬火和低温回火后得到回火马氏体组织而获得, 它类似于中碳调质钢。9120
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低碳低合金高强度钢经空冷后的组织主要为马氏体，说明其具有很好的淬透性。而随炉缓冷过程中,会有铁素体析出。同时随着铁素体的析出, 剩余奥氏体中的合金元素的含量会逐渐升高, 从而会提高钢的淬透性。因此, 从金相组织来看,其随炉缓冷后, 仍然会发生马氏体相变, 随炉缓冷组织中除铁素体外, 同时还有大量的马氏体存在。对于低合金高强度钢来说, 其在高于919 ℃的温度范围内进行固溶处理时, 均能得到单一的奥氏体组织。
目前国内外常用的低合金超高强度钢铬一镍一钼合金系为基础，其中有些加入钒以细化晶粒，或加入硅、锰以节约铬、镍。其抗拉强度小于2060 MPa，随着强度的增加，其伸长率和冲击功下降。
微合金钢是一种新型的低合金高强度钢，广泛应用于管线用钢、汽车大梁钢、石油套管钢等强度级别较高的钢种。在现代热轧生产中，通过控轧控冷工艺可使微合金钢获得高的强韧性。一般情况下低碳微合金钢得到的是铁素体加少量珠光体组织，因此在一定的微合金化条件下，钢的组织控制是获得高强韧性的关键，其主要强化方式为(超)细晶强化、沉淀强化等。发展新一代钢铁材料的研究重点仍是对钢的晶粒细化与超细化以及如何更好发挥微合金元素的作用的研究，通过良好的细晶强化与沉淀强化可以得到高强度，但是往往屈强比都比较高(>0.90)，导致钢的成型性不好，而许多钢种如高强度汽车大梁钢、焊接用石油套管钢等都要求有好的成型性能。因此在提高强度的同时如何降低屈强比成为目前高强度微合金钢的一个研究方向。
与普通结构钢相比，低合金超高强度钢具有相当高的强度(R。≥1500 MPa)和一定的韧性，由于其合金元素含量低，热加工工艺简单，成本相对低廉，因而被广泛用于航天、航空和常规武器等领域。此类钢是在调质钢的基础上发展起来的，不同的是其最终热处理制度为淬火+低温回火或等温淬火，分别得到回火马氏体或下贝氏体组织，常用于室温下工作、受力较大的构件。在其使用过程中往往要承受较大的冲击载荷(如飞机起落架、炮筒和防弹钢板等)，且对疲劳陛能的要求较高，但往往因韧性不高而会缩短其使用寿命，或容易发生脆性断裂而影响安全。因此，韧性不高是制约此类钢推广应用到民用产品及大规模应用的最关键因素。近几年来随着汽车轻量化、铁路高速化进程的加快，国外低合金超高强度钢制品如超高强度螺栓、长寿命弹簧等应用日益增多，迫切需要更进一步提高其韧性。
突破低合金超高强度钢韧性不高的难关，使其韧性明显提高，应从冶炼人手，提高钢的洁净度和组织均匀度，达到超纯净、高均匀度水平(硫、磷、氧、氮、氢总量小于50 mg／kg)。对难以除去的夹杂物进行改性或无害化处理是实现该系钢高韧化的前提和基础。而通过控制轧制、控制冷却(即TMCP)技术，配合晶粒细化和轧后直接淬火等方法，可有效地细化晶粒、改善夹杂物的分布、提高板条马氏体的比例，则是实现低合金超高强度钢高韧化的有效手段