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随着工程机械向大型化、轻量化发展,采用微合金化的成分设计并结合适当的热处理工艺,是提高工程机械用钢的强度等级并满足其他性能的有效途径。与铌、钒相比,微合金元素钛在价格上具有很大优势,发展钛微合金化工程机械用钢可以获得所需性能的同时降低生产成本,具有重要意义。本文针对钛微合金化和钛钼复合微合金化的两种工程机械用钢,通过不同方式冷却与不同回火实验,利用洛氏硬度计、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM),研究讨论了不同热处理条件下钼对实验钢的显微组织、析出相以及硬度的影响,最后结合第一性原理计算对不同Mo含量(Ti1-xMox)C模型的结构稳定性进行了研究。不同方式冷却实验研究结果表明,实验钢在空冷和风冷条件下获得贝氏体组织,淬火态得到板条马氏体组织；在空冷、风冷以及自来水淬火的三种不同方式冷却过程中,获得的粒状贝氏体呈先增加后减少的变化趋势。钼的添加有利于粒状贝氏体组织的形成和细化；硬度分析结果表明,随着冷速的增加,实验钢硬度越来越高,钼能提高实验钢的组织硬度。回火温度对组织影响的研究结果表明,随着回火温度的升高,回火板条马氏体组织逐渐分解形成铁素体晶块,不同回火时间的组织变化也与之相似,两种钢最佳的回火工艺参数为600℃×1h,钛钼钢经过600℃×1h的回火处理后,抗拉强度可达910MPa,比钛钢高,韧性也好；添钼导致钢的淬透性提高,Ms降低,不仅使得钛钼钢回火过程中发生铁素体的转变更快,而且导致回火时残奥转变而成的马氏体板条内具有更高的位错密度,随回火温度升高到650℃,其与马氏体板条或已发生铁素体转变的板条间边界仍然清晰可见,有较好的细晶强化效果。不同回火温度的析出相分析结果表明,两种实验钢均获得了不同尺度范围的析出相,钛钼钢可以发生复合析出,使得析出相尺寸较小,获得更小尺寸的10nnm以下(Ti,Mo)C析出颗粒。钛钼复合可以提高钢的硬度以及强韧性。不同Mo含量(Ti1-xMox)C晶胞模型的结合能和形成能的结果表明：随着铝原子浓度的增加,(Ti1-xMox)C结合能的绝对值保持降低的趋势,但下降的并不多,说明钼的加入会一定程度上减弱晶体结构稳定性；而(Ti1-xMox)C形成能的绝对值呈先升高后降低的变化,这说明Mo的加入会抑制TiC的单独析出。不同Mo含量(Ti1-xMox)C晶胞模型的能带与态密度图分析结果表明,随着Mo含量增加,费米能级附近能带的平直程度先增加后降低,费米能级附近的平均成键电子数N(EF)值呈现先增加后减少的变化,(Ti0.5Mo0.5)C具有最高的费米能级电子数,表明对于(Ti1-xMox)C而言,Mo的极限浓度在0.5左右。