开发低成本高性能钢的制造技术具有十分重要意义。本文在国家高技术研究发展计划(863计划)“500MPa碳素钢先进工业化制造技术”项目的支持下开展研究，开发出了500MPa级超级钢板带，并对400～500MPa超级钢板带的使用性能进行了系统研究。论文主要工作如下： 1)利用热模拟实验，研究了工艺参数对500MPa超级钢组织的影响，发现了终轧温度、冷却速度、道次变形量分配方式等对组织的影响规律；在此基础上，利用实验轧机进行热轧实验，系统研究了轧制工艺参数对显微组织和力学性能的影响规律，为制定工业实验方案提供参考和指导。 2)在1700热连轧机组上进行三次工业轧制实验。对在大生产条件下获得试件的组织与性能进行了分析测试，确定了通过成份微调、调整轧制温度、冷却制度及卷取温度来改善力学性能的工艺路线。轧制出合格的500MPa超级钢热轧板卷，各项性能指标均达到要求。 3)将工业实验所总结的成份和工艺参数，应用于热连轧机组进行工业生产，轧出500MPa级超级钢板带并形成了批量生产，所生产的超级钢产品已经用于汽车制造行业。 4)为扩大超级钢的应用范围，对400～500MPa超级钢低温韧性进行了研究，确定了两个级别超级钢的韧脆转变温度(DBTT)分别为：400MPa超级钢的DBTT为-80℃；500MPa超级钢的DBTT介于-114℃～-192℃之间，证明超级钢具有较高的低温韧性。组织分析证明，晶粒细化是超级钢低温韧性提高的主要原因，纯度高、杂质含量低、亚晶的出现也是提高低温韧性的影响因素。 5)针对超级钢结构件需要进行冷成形的要求，通过拉伸试验、冷弯实验对400～500MPa超级钢成形性进行研究。400MPa级钢的n、r值分别为0.17～0.19和0.6～0.8；500MPa超级钢的n、r值为0.197和0.88；宽冷弯实验结果为全部合格。结合屈强比对两级别钢的冷成形性进行的判断，超级钢具有良好的冷成形性。X光衍射实验结果证明500MPa超级钢r值较高的原因是存在有利织构(111)[121]。 6)研究采用常用的焊接方法进行超级钢的焊接，对超级钢的推广和应用有更直接的促进作用。采用熔化极活性气体保护焊和手工电弧焊对400MPa、500MPa超级钢进行了焊接性能的研究，结果证明超级钢对气体保护焊和手工电弧焊工艺适应性好。对强度和韧性的测试结果显示，两种强度级别的超级钢焊接后钢板均能保持与母材相同的强度，焊接接头处焊缝韧性最低，采用多道焊及细丝小电流焊接可以减少接头部位韧性的损失量。 7)利用R=-1的正弦波对400MPa和500MPa两种超级钢的高周疲劳性能进行了测试，结果证明ANS400的拉-压疲劳强度为220MPa，ANS500的疲劳强度为270MPa；ANS500的疲劳强度比ANS400的疲劳强度提高20％左右；R>0时的疲劳强度为500MPa，几乎是R=-1时疲劳强度的二倍，且接近超级钢的静强度。实验结果证明晶粒的细化是提高疲劳强度的主要原因；疲劳裂纹源主要在表面的驻留滑移带处成核。