微合金化元素铌钒钛的特点

微合金化是少量添加某些元素，通过沉淀硬化或铁素体晶粒细化来增加强度。用来产生这种效应的元素包括钛、铌和钒。这三种元素都可产生所希望的强化效果，但由于他们的机制不同，所采用的工艺也不相同。

钛：钛最易氧化，在脱氧和连铸过程中应加以注意。世界上大多数钢筋的制造用硅锰钢连铸。钛回收率很不稳定，而且可能发生流程阻断问题。原因是在钢从钢水包到铸造模具的浇铸过程中钛的再氧化。另外，钛在再加热过程中必须处于溶解状态以便在轧制过程中沉淀为TiC质点以产生沉淀强化。但是由于钛与氮、硫更易结合，TiC沉淀作用可能会减弱。

铌：铌的作用通常是作为低碳钢微合金化元素，它也是工艺过程中各种变量的函数。微合金化钢强度的变化是在各种温度下合金溶解量的直接结果。1150～1250℃是轧制钢筋的正常再加热温度，再加热温度的少量变动就会影响含铌热轧钢筋的最后性能。

铌通过细化铁素体晶粒尺寸，起到强化作用。通过以低于再结晶停止温度进行终轧来完成。这一工艺又称为正火控制轧制。这种控制轧制工艺很难在现代高速轧机上实施，因为在轧制过程中对平衡钢筋温度的时间有要求。它还要求在轧机系统增加额外水冷能力。

钒：与钛相比，钒的氮化可能性低，所以钒回收率稳定而且可预测。轧制工艺与轧制普碳钢钢筋没有根本变化。正常再加热温度(1150～1250℃)足以使钒处于溶解状态。可以使用正常轧制温度，因为钒的碳氮化物的沉淀强化发生在奥氏体转化为铁素体/珠光体的相变过程之中或之后。

钒的另一个优点是对氮有较强的亲和力。活跃的氨或“自由”氨具有应变时效性，这是一种发生在塑性变形后室温下的脆化过程。在钢筋应用中，经常根据设计进行弯曲。这部分钢筋会随时间失去韧性，无法抗大地震。因此，某些标准规定了最大氮含量。实际上，不高于0.012%的未结合氮是允许的，高于此限的氮应与其他合金元素结合。在某些冶炼过程中，例如电弧炉，很难保持氮低于0.012%，添加钒就成为达到标准的手段。

氮对钒的亲和力还有第二个作用。钒的碳氮化物的沉淀颗粒的大小和分布决定着钒的沉淀强化作用的效果。大量研究证实，钒碳氮化物V(C，N)中氯的增加会使沉淀颗粒缩小，从而增加沉淀颗粒的数量。这些细小和大量的析出质点使强化效果更有效。