本发明属于钢铁材料领域，尤其涉及一种钛钒微合金钢。
背景技术：
微合金钢是 20 世纪 70 年代以来发展起来的一大类高强度低合金钢。由于其充分利用了铌，钛，钒等合金的强化作用。因此微合金钢被广泛的应用于大型桥梁建筑，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。
传统的合金钢存在着各种不足，主要表现在：1传统合金钢的硬度高，但是塑性较差，不便于进一步的机械加工。2传统合金钢的耐磨性较差，无法在满足硬度等条件下，保证合金钢的使用寿命。3由于受到生产工艺限制，传统合金钢的密度较大，导致由该类合金钢生产出的产品重量较大，难以满足工业制造的需求。
中国专利201010258583.2，发明名称为微合金钢及其生产方法，本发明公开了一种微合金钢配方，其含有如下的质量百分比化学成分：：0.30％～0.46％ C，0.30％～ 0.50％ Si，0.40％～ 0.90％Mn，0.07％～ 0.20％ V，0.31％～ 1.00％ Cr，余量为铁和不可避免的杂质。其不足是该类合金钢的硬度高，但是塑性较差，不便于进一步的机械加工。
中国专利201310295529.6，发明名称为铌微合金的制备方法，本发明公开了一种铌微合金的制备方法：，方法步骤如下：1) 脱硫、脱硅处理：将含Nb ＜ 0.03％、Si0.8-1.2％的废钢或生铁熔化，采用含镁量95％、粒度0.8 ～ 1.4mm的镁粒喷吹进行脱硫，每分钟喷吹6 ～ 12kg 镁粒，脱硫后将炉渣除去，脱硫处理后的铁水中加入脱硅剂，加入量为铁水重量的4-6％，当温度为1350 ～ 1450℃，时间10 ～ 20min，铁水中Si 的含量降低到0.06 ～ 0.10％时，同时控制炉渣碱度为1.3 ～ 1.8，将脱硅产生的渣去除。其不足该铌微合金的使用塑性差且寿命较短。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明目的是给出一种具有高强度，高寿命，高塑性的钛钒微合金。为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案：
钒，铌，钛等稀有元素对合金的影响各有不同。应用钒，铌，钛的微合金化，使得过冷的奥氏体发生相间沉淀和铁素体中析出的弥散的碳化物和碳氮化物，产生沉淀强化。在各种微合金碳化物，氮化物在奥氏体的沉淀条件各不相同。氮化物最稳定，一般在奥氏体中最容易沉淀，对奥氏体高温形变，再结晶和晶粒长大起到抑制作用。碳化物和碳氮化物稳定性稍差，一般在奥氏体转变过程中产生相间沉淀和从过饱和和铁素体中析出，从而产生沉淀强化。微合金钢中每加入质量分数为0.01%铌和钛，使屈服强度增高30-50MPa;每增加0.10%钒，使得屈服强度增高150-200MPa。
当钢中含有一定量碳和氮时，钢中微量钛主要以TiN的形式出现，细化奥氏体晶粒，钢中微量铌可以在高温形变时析出NbN 和铌的晶界偏聚细化奥氏体晶粒，又可以在随后发生相间沉淀和从过饱和和铁素体析出Nb（C,N）产生沉淀强化。钒主要是在相变时发生相间沉淀和从过饱和的铁素体中析出的，产生沉淀强化作用。依据Hall-Petch关系，给出了综合屈服强度表达式。
微合金钢中每加入质量分数为0.01%铌和钛，使屈服强度增高30-50MPa;每增加0.10%钒，使得屈服强度增高150-200Mpa。
式中，第一项为基体对强度的贡献，约200MPa；第二项表示几种元素的固溶强化第三项表示几种元素的沉淀强化；第四项是晶粒尺寸对强度的贡献，式中的系数为已知，实际测出后，沉淀强化的总贡献即可得出。
微合金一般要求有较低的韧-脆转化温度FATT50（℃），这样可以保证微合金钢的冲击韧性和强度达到要求。微合金中随着含碳量的增加，微合金中的珠光体相应增加。珠光体由于有大量脆性的片层状渗碳体，因而有增高FATT50（℃）的作用，一般能增加100（℃）以上。钢中每增加1%体积的珠光体，将使得FATT50（℃）升高2.2（℃），故所示的微合金钢保证碳的质量分数要小于0.25%。 微合金中元素锰，镍和铬固溶于铁素体中可以降低FATT50（℃），而磷，硅固溶后均升高FATT50（℃）。锰含量在1%-1.5%范围可促进铁素体中在形变时发生交滑移，使滑移系在低温下仍然起作用，且锰还使三次渗碳体难于在铁素体晶界析出，减少了晶界在形变时形成的裂纹源。故锰可改善钢的冲击韧性，稍降低FATT50（℃）。镍和锰一样促进铁素体在形变时发生交滑移，降低其存在温度，使得FATT50降低，并提高冲击韧性。磷，锡，硅等则相反，限制铁素体在形变时发生交滑移，使得滑移系失去作用的温度升高，从而降低冲击韧性，升高FATT50。碳和氮在铁素体中溶解量虽小，但危害最大。固溶的间隙碳 ，氮原子强烈升高钢的FATT50，并产生应变时效。少量铝可固定氮和脱氧，并细化晶粒，使得钢的FATT50（℃）下降。同时非金属夹杂物会大大降低微合金钢的冲击韧性及平台能。塑性MnS夹杂物在轧制时沿轧制方向延伸成条状，割裂基体，恶化微合金钢的横向性能。钢中加入稀土元素，可与硫，氧等杂质元素形成球状不变形的稀土硫氧化物(RE)2O2S，条状的MnS消失，使得横向与纵向的冲击韧性都不受到影响。因此所述微合金中要加入适当的稀土元素来克服杂质所带来的不利影响。
所述一种钛钒微合金的各种元素质量百分比为：
碳C ：0.10-0.25％；硅Si: 0.25％～1.2％；锰Mn：0.5％～1.5％；铌Nb: 0.02％～ 0.06％；钛Ti：0.015％～0.025％：铝Al ：1.2％～2.0％；氮N ：0.002％～ 0.008％；钒V:0.04%-0.15%；铬Cr:0.01-0.05%；其余为铁Fe和少量的其它杂质。
具体实施方式
实施例1：
碳C ：0.1％；硅Si: 0.80％％；锰Mn：1.2％；铌Nb: 0.03％；钛Ti：0.012％：铝Al ：1.2％；氮N ：0.002％；钒V:0.15%；铬Cr:0.02%；其余为铁Fe和少量的其它杂质。
实施例2：
碳C ：0.25％；硅Si: 1.2％；锰Mn：0.6％；铌Nb: 0.02％；钛Ti：0.025％：铝Al ：1.2％；氮N ：0.003％；钒V:0.15%；铬Cr:0.05%；其余为铁Fe和少量的其它杂质。
实施例3：
碳C ： 0.20％；硅Si: 1.0％；锰Mn：0.8％；铌Nb: 0.06％；钛Ti： 0.025％：铝Al ：1.5％；氮N ：0.008％；钒V: 0.15%；铬Cr:0.02%；其余为铁Fe和少量的其它杂质。
由以上实例制造出的钒钛微合金具有硬度高，塑性好，便于机械加工，在不降低微合金强度的前提下，能够有效的提高钒钛微合金的使用寿命，由此表明所述的钒钛微合金有着较好的应用价值和应用前景。