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除细化铁素体晶粒的作用外，V-N微合金化的另一个主要作用就是显著提高钢的强度，如图1所示，析出强化和晶粒细化强化对屈服强度的贡献是很大的，其中析出强化对屈服强度的贡献率为32%，晶粒细化强化对屈服强度的贡献率为41%，两者之合达73%。通常钢的析出强化能显著提高钢的强度，同时也会使钢的韧性降低。但是，在V-N微合金化钢的情况下，晶粒细化强化作用强于析出强化作用，其结果是，晶粒细化作用抵消了析出强化引起的韧性的降低，这是V-N微合金化技术的可取之处。在同时获得晶粒细化和析出强化的微合金化技术中，采用V-N微合金化是很理想的。
图1V-N微合金化钢各种强化机制对屈服强度的贡献
通常，高强度低合金钢提高强度的手段，主要利用各种微合金化元素的碳氮化物的析出强化。通过细小弥散的析出粒子与位错的交互作用，造成对位错运动的障碍，显著提高钢的强度。在V-N微合金钢的情况下，强化作用的大小与析出粒子的尺寸、间距和数量密切相关。图2给出了析出物尺寸与位错弯曲的关系。从材料科学的观点看，最重要的是通过析出物增加外力作用下位错运动的阻力，阻力越大屈服强度越高。如图2所示，为获得最好的强化效果，对析出物的尺寸和密度应有严格的要求。如果析出物尺寸小而密度也小，或析出物尺寸过于小，或析出物尺寸大密度小时，均不能获得最佳的强化效果，只有像图2a所示，析出物尺寸小、密度大时，才能获得最大的强化效果。在铌、钒、钛等各种微合金化元素中，为充分发挥微合金化元素的析出强化作用，采用V-N微合金化技术是最佳选择。钒具有最高的溶解度，在较低的加热温度下，钒能全部固溶；VN和VC的溶解度有较大差异，在热形变和随后冷却过程中极易析出细小弥散的VN和富氮的V(C,N)；利用这些细小弥散高密度的析出粒子，增大位错运动阻力，钉扎位错运动，显著提高钢的强度。
图2析出物的尺寸与位错弯曲的关系
a-析出物尺寸小密度大时，强化作用大；
b-析出物尺寸小密度也小时，强化作用小；
c-析出物尺寸过于小时，强化作用小；
d-析出物尺寸大密度小时，强化作用小
图3给出了20MnSiV钢热轧钢筋的相分析试验结果。由图可以看出，V-N微合金化钢的碳氮化物析出粒子尺寸明显细于钒钢。从析出粒子尺寸的分布看，钒钢小于10nm的粒子质量分数占21.1%，而V-N钢小于10nm的粒子质量分数高达32.2%，V-N钢小于10nm的粒子质量分数明显多于钒钢。通常，析出粒子的平均直径大于10nm时，就不可能产生明显的强化效果，只有小于10nm的粒子才有明显的强化效果，所以，采用V-N微合金化，能产生更多的小于10nm的析出粒子，从而产生更大的强化效果。在利用微合金化技术通过析出强化来提高钢的屈服强度时，采用V-N微合金化容易获得大量细小弥散分布的析出粒子，强化效果很明显，由于这个原因，V-N微合金化技术获得了广泛的应用。
图MnSiV-N钢和20MnSiV钢V(C,N)析出粒子尺寸的分布
a-20MnSiV-N钢；b-20MnSiV钢
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