微合金钢（micro alloyed steel），它是在普通软钢和普通高强度低合金钢基体化学成分中添加了微量合金元素(主要是强烈的碳化物形成元素，如Nb、V、Ti、Al等)的钢，合金元素的添加量不多于0.20%。添加微量合金元素后，使钢的一种或几种性能得到明显的变化。典型的微合金钢有15MnVN和06MnNb。微合金钢中含有一种或几种微合金元素，其含量大约在0.01%～0.20%之间。

最早引起人们注意的微合金元素是钒。1916年，美国试验了添加0.12%～0.20%钒的软钢。1934年，发展了含0.10%～0.18%钒的碳锰钢。钢中加铌约在1939年，美国在20世纪50年代后期，进行了含铌半镇静钢的工业试验。钛在钢中的应用约始于1944年，当时美国研究了低碳锰铜钛钢板，1957年联邦德国发表了轧态和正火态钢的性能数据，20世纪60年代初，联邦德国推荐含0.06%～0.15%钛的碳锰钢用于制造型钢和钢板。过去控制钢中含钛量在0.01%～0.20%是困难的，80年代初，由于钢包喷吹技术的发展，这个难题已基本解决。

微合金钢的发展与低合金高强度钢的发展有密切联系。20世纪初，钢材设计的依据是抗拉强度，较少考虑钢材的韧性和焊接性，因此，钢的碳含量较高，约为0.3%。采用焊接代替铆接后，钢中碳含量降低。在第二次世界大战期间，焊接油轮的脆断事故使人们认识到，钢中碳含量要进 一步降低、锰碳比要高、晶粒度要细才能提高钢的韧性。为了细化晶粒，最初的方法是利用AlN，但是，这种方法只能在正火状态使用，随后，为了既细化晶粒又提高屈服强度，开始在钢中加入钒、铌、钛。1959年以后，微合金钢作为多用途的廉价的工程材料越来越受到人们的重视。

按早期的最简单的类型，微合金钢是铁素体-珠光体组织。到20世纪80年代后微合金钢的内涵已广泛地包括：少珠光体、无珠光体、针状铁素体、超低碳贝氏体等组织的低合金高强度钢。

对于铁素体-珠光体钢来说，得到细铁素体晶粒的条件是要有尽可能细的再结晶奥氏体晶粒或者剧烈变形但未再结晶的奥氏体，因为这些提供了最大的、供铁素体成核的奥氏体晶界面积;同时，铁素体也可在未再结晶奥氏体的形变带、回复的亚结构边界和未溶解的碳化物、氮化物质点上成核。加铌、钒和钛的作用之一是通过其碳化物、氮化物质点阻止奥氏体晶粒在再加热时长大;作用之二是在轧制时延缓奥氏体再结晶。铌、钒、钛延缓轧制时奥氏体再结晶能力的比较如图1所示。铌显著提高再结晶温度的门坎值，钒次之，钛只在含量相当高时才有效。钒、铌、钛形成氧化物、硫化物、碳化物和氮化物的倾向如图2所示。热轧低碳带钢中钒、铌、钛含量与晶粒细化和析出强化引起的屈服强度、转折温度的关系如图3所示。

微合金钢的冶炼与普通碳素钢相似，但为了提高微合金元素的收得率，要求钢液充分脱氧，此外，对钢材成形性要求较高的微合金钢必须控制夹杂物形态，因此常采用喷吹技术加入适量的钙或稀土元素。

一般来说，微合金钢的轧制工艺与普通碳素钢相似，但微合金元素固溶于奥氏体中时，使其点阵产生一定程度的畸变，从而提高热变形抗力。轧制设备较先进的工厂常采用控制轧制，甚至采用控制轧制-加速冷却工艺生产微合金钢材，因为只有这样才可能最大限度发挥微合金元素的作用。

微合金钢的碳含量常比普通碳素钢和低合金高强度钢低，因而在同样的屈服强度下它将有较高的加工硬化率、最大均匀真应变和总延伸率，也就是说有较好的冷成形性。

此外，碳含量低也可抵消微合金元素对钢材焊接性的损害，所以微合金钢的焊接性较好，尤其是加钛的微合金钢，由于氮化钛粒子在很高的温度下仍相当稳定，可有效地阻止热影响区的晶粒粗化，使焊接性更好。

微合金钢由于屈服强度高、韧性好、焊接性和耐大气腐蚀性好，可用于大型桥梁建筑，制造各类车辆的冲压构件、安全构件、抗疲劳零件及焊接件，它也是锅炉、高压容器、输油和输气管线，以及工业和民用建筑的理想材料。

微合金钢的主要用途如下：(1)各种车辆上的结构件，如火车车厢底盘、火车车厢、汽车大梁及保险杆、发动机与转向装置的托架。(2)桥梁的梁、板和桁架。(3)船舶和采油平台用的板材和型钢。(4)发电设备，如锅炉的汽包、冷却器、省煤器和过热器。(5)石油化工工业的各种贮罐、换热器。(6)各类管线，如输油气管、输煤管、水电站的水管等。(7)矿山设备，如料罐、翻斗、液压顶板支架系统。(8)工程机械部件，如装卸机的吊臂、挖斗等。

应用微合金钢的经济效益因产品不同而不同。根据美国匡算，如果每吨钢的价格为300美元，添加微合金元素后成本增加5～10美元，而微合金钢材售价可达312～315美元，因此钢厂可增加利润。同时，采用这类钢材制造的机械构件可减轻自重10%～25%，既可节约钢材又可节约传动所需的能源，有较大的社会效益。

(1)从单一微合金化转变到复合微合金化。复合微合金化的原理是利用钒、铌、钛等的碳化物、氮化物在奥氏体中的溶解和析出行为以及它们对相变的影响，使钢材的综合性能优化。复合微合金化会带来一些新课题，如对析出相要更精确地定性和定量测定，要在动力学效应的情况下，考虑析出相的析出顺序。

(2)从主要研究微合金钢的成分转变到主要研究微合金钢的成分与工艺的交互作用。由于微合金碳、氮化物会在奥氏体和铁素体中析出，而且形变会改变析出的行为，形变后的冷却速度会改变析出的数量，研究成分与工艺的交互作用是较难的，复合微合金化后，这两者的交互作用常需要借助计算机进行预测。

(3)从生产板材扩展到棒材和锻件。过去微合金钢主要用于生产板材。20世纪70年代中期以后，微合金钢锻件和棒材的研究和应用有很大进展，但棒材和锻件热加工后的快速冷却或直接淬火的控制方法以及冷却速度对成品(尤其是截面不同的锻件)性能的影响仍需深入研究。