工程机械行业是国民经济发展的重要行业之一。国际上，工程机械已向轻型化、高参量化和长寿命的方向发展，这对其原材料高强度焊接结构钢提出了更高的要求。其中屈服强度960MPa级高强钢具有良好的综合性能和较高的附加值，成为目前工程机械用钢的重点开发品种。国内在Q960MPa级钢板生产技术方面仍存在较大不足，对其生产工艺的深入研究有很大的必要性。本研究优化设计实验钢的化学成分并考察了其部分物理冶金行为，研究了不同轧制冷却工艺及离线和在线热处理工艺对组织性能的影响规律，并进行了工业化试生产，主要内容如下：　　(1)采用少量多元的合金元素添加原则，充分发挥各化学成分的有益作用及相互促进效果。为了提高塑韧性和焊接性，碳含量及碳当量控制在较低的水平，添加了Cr、Mo、B等元素提高淬透性，适量微合金元素能起到细化晶粒及析出强化效果。结果表明化学成分的设计达到了预定的效果，而合金成本能控制在较低的水平;　　(2)利用热模拟实验研究实验钢奥氏体粗化温度，高温变形行为及形变奥氏体静态软化规律，并考察了奥氏体连续冷却过程的相变行为。结果表明:实验钢在1150-1200℃范围加热，由于微合金碳氮化物的溶解奥氏体晶粒明显长大，1250℃则出现严重粗化;微合金元素的添加提高了实验钢动态再结晶激活能，在通常的轧制速度和温度下只发生动态回复过程;实验钢在1050℃及以上温度变形，10s内能够发生完全的静态再结晶，950℃以下静态再结晶进行缓慢或被抑制;根据实验钢静态和动态CCT曲线可知具有较好的淬透性，冷却速率控制在30℃/s左右能得到全部的马氏体组织;　　(3)设计了普通热轧和两阶段控轧两种轧制制度，并分别采用轧后空冷至室温、水冷至约600℃后再空冷、连续水冷至室温等三种冷却方式，检测了各轧制状态以及热处理状态材料的组织和性能。结果表明空冷和中断冷却方式下主要为粒状贝氏体组织力学性能较差，连续水冷方式得到全部板条马氏体组织具有较好的强韧性能。控轧钢板由于奥氏体晶粒明显的拉长压扁，在再加热淬火过程中能得到较细的奥氏体组织，因此调质处理后具有较高的强度和韧性;　　(4)对于淬火和回火工艺参数对组织性能的影响规律做了系统的研究。结果表明实验钢在890-910℃保温15-20min淬火能够获得良好强韧性能匹配，低于或高于这个范围将因奥氏体化程度不完全或晶粒的粗化而性能下降;随回火温度升高，实验钢强度总体趋势逐渐下降，低温回火时屈服强度有所上升。由于晶界及板条间断续的碳化物薄壳的析出在300-450℃出现回火脆性。550℃以后纳米尺寸微合金碳化物大量弥散析出，有效地起到第二相强化作用。一直到700℃回火仍能发现板条结构的存在，但碳化物发生粗化，基体回复作用增强，强度明显下降，塑韧性明显提高。回火时间能够起到和回火温度类似的效果，实验钢获得最佳强韧性能的回火参数为580-610℃保温40-60min。经过工艺优化实验钢的性能很好的满足标准要求，并有较大提高，而形变强化能力和均匀塑性仍有待改善;　　(5)研究了在线超快速冷却工艺对两种成分实验钢组织性能的影响。不同冷却条件下分别得到了以粒状贝氏体为主组织、下贝氏体为主组织、下贝氏体+板条马氏体的混合组织、全板条马氏体组织。力学性能分析结果表明，下贝氏体+板条马氏体的混合组织有利于960MPa级高强钢获得最佳的强韧性能。最佳直接淬火工艺为:开冷温度为800-810℃，冷却速度为30-60℃/s，终冷温度为100-200℃;　　(6)研究了回火工艺参数对直接淬火实验钢组织性能的影响。在400-450℃温度范围内回火将产生回火脆性;在600℃回火1h，实验钢A和B均可获得较好的强韧性。当直接淬火得到下贝氏体组织时，回火时间40min最佳;当直接淬火得到全板条马氏体组织时，回火时间20min最佳;　　(7)直接淬火-回火工艺较之离线淬火-回火工艺，具有节省能耗、降低成本、减少生产周期等优势，实验结果表明直接淬火回火工艺有利于实验钢获得更高的综合力学性能;　　(8)结合实验室研究结果与现场装备技术条件进行了工业化试生产，产品性能良好稳定，实现了批量化生产。相比之下，所开发产品的成本和性能均具有较强的竞争性。