低合金高强度结构钢的热处理状态主要有三种状态:热轧钢、正火钢和调质钢。

热轧钢的合金体系包括C-Mn体系和C-Mn- si体系。Mn和Si的固溶强化作用是提高合金强度的主要因素。还可以加入少量的V、Nb或Ti，通过碳化物和氮化物的析出和细化，进一步提高钢的强度、塑性和韧性。显微组织由细晶铁素体和珠光体组成。屈服强度大都在400MPa以下。

正火钢能充分发挥析出强化的作用。通过正火处理，析出相从固溶体中以细小颗粒的形式析出，分散分布在晶界和晶体中，细化产物颗粒，有效提高强度，具有良好的塑性和韧性。正火钢中加入的合金化元素有Mn、Si、Ni、Mo、Cr、V、Nb、Ti等，大部分正火钢的组织为细晶铁素体和珠光体。正火后的含钼钢组织为上贝氏体和少量铁素体。为了提高这类钢的塑性和韧性，在正火后需要进行回火处理。正火钢的屈服强度为420 ~ 540Mpa。

调质钢是指低碳调质钢。其合金化设计原则不同于铁素体珠光体热轧钢和正火钢。其强度并不直接取决于合金元素含量，而是取决于组织，即通过淬火获得高强度马氏体组织，再经回火处理后改善为回火马氏体，使其塑性和韧性得到提高。添加的合金元素有Cr、Ni、Mo、Cu、V、Nb、Ti、B等。目的是为了保证渗透。一些元素(如Mo)也能提高钢的耐回火性。在这种钢中，镍是一种非常重要的合金元素。它能提高钢的韧性，降低钢的脆性转变温度。铬能显著提高合金的淬透性。当铬和镍共同加入时，可获得良好的综合力学性能，已发展成一系列高强度、高韧性钢，如hy80、hy100、hy130钢等。随着强度和韧性的提高，镍的含量应继续增加，ω (Ni)可达5% - 10%;Cr的上限为1.6%，Cr的持续增加对淬透性没有影响，反而降低了钢的韧性。为了提高钢的低温抗裂性和低温抗裂性(ω (TI)约0.01%)是一种非常有效的措施。为了弥补损失的强度造成的碳减排和渗透,可以添加各种微量元素,尤其是那些元素对硼淬透性像跟踪有强烈的影响,所以它已经发展成为一个低碳含量(ω(C)≤0.09%),即焊接裂纹自由钢(简称CF钢)。调质高强度钢的合金系列比较复杂。加入多种合金元素，但量一般不高。其组织属低碳回火马氏体，又称板条马氏体。

钢的屈服强度为490 ~ l080mpa，但Q420和Q460的C、D、e级也可调质以满足低温韧性的要求。