铌的简要介绍
铌的光学应用原理
铌的光学应用原理1. 引言本文将介绍铌的光学应用原理。
铌是一种广泛应用于光学领域的金属元素，具有独特的光学性质和应用效果。
我们将从铌的基本性质和结构开始，逐步介绍铌在光学器件中的应用原理。
2. 铌的基本性质和结构铌是一种过渡金属元素，具有良好的光电性能。
其原子序数为41，原子量为92.9064，密度为8.57 g/cm³。
铌具有良好的导电性和热稳定性，常用于制备光学薄膜和光学器件。
铌的晶体结构是体心立方结构，其中每个铌原子都与8个相邻的铌原子形成配位键。
这种结构使得铌具有较高的硬度和强度，适合用于光学器件的制备。
3. 铌的光学性质铌具有丰富的光学性质，其中包括：•吸收光谱：铌的吸收光谱范围广，可以覆盖从紫外到红外的波段。
这使得铌在多种光学器件中得以应用。
•折射率：铌的折射率较高，不同波长的光在铌中的传播速度也会有所不同。
这种性质可以用于光学滤波器和光学波导器件的制作。
•非线性光学效应：铌具有较高的非线性光学系数和良好的光学非线性效应。
这使得铌可在激光器、光调制器和光学开关等器件中得到应用。
4. 铌的光学应用原理4.1 光学薄膜铌薄膜是一种常见的光学薄膜材料，可以用于制备多种光学器件。
其制备原理如下：•物理气相沉积：通过将铌源材料蒸发在衬底表面，形成铌薄膜。
这种方法简单易行，适用于制备单层或多层铌薄膜。
•溅射法：利用离子束轰击的方式，将铌原子从靶材中溅射到衬底表面，形成铌薄膜。
这种方法可以得到更高质量的铌薄膜。
4.2 光学滤波器铌的光学滤波器是利用铌的吸收特性来实现波长选择性，从而实现光的滤波功能。
其原理如下：•选择性吸收：铌薄膜在特定波长范围内具有较高的吸收率，可以吸收该波长范围内的光，同时对其他波长光透明。
通过调节铌薄膜的厚度和结构，可以实现不同波段的滤波。
4.3 光学波导器件铌的高折射率和光波在铌中的传播速度差异，使得铌在光学波导器件中得到应用。
其原理如下：•波导模式：利用铌薄膜或铌波导结构的折射率差异，使光束在铌中发生全反射现象，并沿着界面传播。
铌的光学应用原理讲解
铌的光学应用原理讲解什么是铌？铌是一种化学元素，原子序数为41，化学符号为Nb。
它是一种过渡金属，具有良好的化学稳定性和高熔点。
铌在自然界中以化合物的形式存在，主要与矿石中的钍、铀和稀土元素等结合。
铌具有许多优良的物理性质，例如高熔点、高导热性和良好的超导电性能。
因此，铌在许多领域都有广泛的应用，其中包括光学领域。
铌在光学中的应用原理铌在光学中的应用原理主要与铌的电子能带结构和光学性质相关。
1. 铌的电子能带结构铌的原子结构中有41个电子，分布在五个能级（K层、L层、M层、N层和O层）中。
其中，第一能级K层只有2个电子，第二能级L层有8个电子，第三能级M层有18个电子，第四能级N层有12个电子，第五能级O层有1个电子。
在能级中，铌最外层的电子为5d4和6s2，其中5d4电子是未填满的d轨道，这样的电子组态导致了铌的良好的光学性质。
2. 铌在光学中的应用原理铌在光学中的应用原理主要涉及到其在光学器件中的光学性能。
2.1 铌的折射率和光学透明性铌的折射率是指光线从真空进入铌材料时的折射能力。
铌的折射率在可见光和红外光区域都较高，使其成为一种重要的红外光学材料。
同时，铌也具有良好的光学透明性，可用于制造红外窗口、透镜等光学元件。
2.2 铌的强非线性光学效应铌是一种特殊的非线性光学材料，具有较高的非线性系数。
非线性光学效应是指材料在高强光照射下产生的非线性光学响应。
铌的高非线性系数使其在光学通信、激光器、光开关等领域有重要的应用。
2.3 铌的光学吸收和发光性质铌在可见光和红外光区域具有较高的光学吸收能力。
同时，铌还能够发光，其发光波长可调节，并且其发光强度随激发光强的增加而增加。
铌的这些光学特性使其广泛应用于光学传感器、光学存储器等领域。
3. 铌在光学器件中的应用基于铌的光学原理，铌在光学器件中起到了重要的作用。
以下是铌在光学器件中的一些典型应用：•铌在红外窗口和透镜中的应用，用于红外光学系统的成像和探测。
铌矿_精品文档
铌矿铌矿又被称为钽铌矿，是一种重要的矿石，其中含有铌和钽这两种金属元素。
铌（Nb）是一种银灰色的过渡金属，化学性质稳定，具有良好的耐腐蚀性和导电性能。
在钢铁、航空航天、核能和化工等领域具有广泛的应用。
钽（Ta）是相对稀有的元素，也属于过渡金属，具有极高的熔点和耐腐蚀性，常用于制作高温合金、超导材料和医疗设备等。
铌矿主要分布在世界各地的矿床中，尤其是巴西、加拿大、澳大利亚和刚果等国家。
其中，巴西是全球最大的铌矿生产国，其矿床富集程度高，资源储量丰富。
另外，澳大利亚的铌矿资源也十分丰富，其矿床多样化，既有富铌矿床，也有含钽的铌矿床。
此外，中国、尼日利亚和刚果等国家也有大量的铌矿资源。
铌矿一般以“钶铌矿”的形式存在，其主要矿物有针铌石、绿铌石和胆钽铌矿等。
针铌石是铌矿中含量最高的矿物，针状结构使其具有良好的物理特性，适合用于制备铁合金和陶瓷材料。
绿铌石是钶铌矿中含量居中的一种矿石，其含有铌、钽、铁和锡等元素，可用于制备金属铌和钽金属粉末。
胆钽铌矿是含有钽较多的一种矿石，同时也含有一定量的铌和锡。
这些矿物经过选矿和冶炼处理后，可以得到高纯度的铌和钽金属。
铌矿的提取方法主要包括矿石选矿、焙烧、浸出、萃取和电积等步骤。
首先，在选矿过程中，通过矿石的物理性质差异，分离出高钽铌矿和高铌矿。
然后，将钽铌矿经过焙烧处理，使其中的含钽矿物转化成钽酸盐和钽酸氯。
随后，采用浸出和萃取过程，将钽和铌分离出来。
最后，通过电积的方法，将萃取得到的钽和铌金属还原成纯净的钽和铌。
铌矿的应用领域广泛，其中最重要的应用之一是在钢铁冶金中作为合金元素。
由于铌的加入可以显著提高钢材的强度和韧性，使其在高温和低温条件下都具有良好的力学性能。
此外，铌合金还可以用于制作超导材料和高温合金等，在航空航天领域有着重要的应用。
铌也可以用于制作氧化铌陶瓷材料，具有良好的电介质性能和耐高温性能，有着广泛的应用前景。
总之，铌矿是一种重要的矿石资源，其中含有铌和钽这两种金属元素。
铌原子序数-概述说明以及解释
铌原子序数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述铌，化学元素符号为Nb，原子序数为41，属于过渡金属元素。
铌是一种较为常见的金属元素，在地壳中的含量较为丰富。
它具有许多独特的物理和化学性质，因此在各个领域都有广泛的应用。
铌是一种银灰色的金属，具有良好的延展性和塑性。
它的密度相对较高，熔点也较高。
铌在常温下稳定性较高，不易与空气中的氧气、水进行反应，因此具有较好的抗腐蚀性能。
此外，铌还具有较高的导电性和导热性，使其在电子工业和导热材料领域得到广泛应用。
铌在自然界中主要存在于铌矿和钽铌矿中，经过提炼和加工后可用于制备各种合金和化合物。
铌合金具有优异的力学性能和耐高温性能，被广泛应用于航天、航空、能源、汽车和化工等领域。
此外，铌也可以用于制备电容器、超导材料、电极等，拥有重要的科学研究价值。
本文旨在全面介绍铌的基本信息、性质和用途。
首先，将对铌的基本属性进行描述，包括化学符号、原子序数、物理性质等。
接着，将深入探讨铌的独特性质和多样化的应用领域，包括合金制备、电子工业、能源领域等。
最后，总结铌的重要性，并展望它在未来的应用前景。
通过本文的阅读，读者将能够全面了解铌的特点和应用领域，进一步认识到铌在现代科学技术中的重要性，同时也能够为相关领域的科学研究和工程应用提供参考和借鉴。
1.2 文章结构：本篇长文主要围绕铌原子序数展开讨论，分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，首先对文章进行概述，介绍铌原子序数的基本情况和重要性，并提出文章的目的。
接下来，在正文部分，将详细阐述铌的基本信息，包括其原子序数、原子量、原子半径等。
同时，还会探讨铌的性质和用途，包括其化学性质、物理性质和常见的应用领域。
通过对铌的性质和用途的介绍，读者可以更好地了解铌的特点和作用。
最后，在结论部分，对整篇文章的内容进行总结，强调铌在科学研究和工业生产中的重要性。
同时，还会展望铌在未来的应用前景，探讨其可能的发展趋势和新的应用领域。
通过上述的文章结构，读者可以系统地了解铌的基本信息、性质和用途，并对其在科学和工业领域的重要性有一个全面的认识。
铌的比热容
铌的比热容一、什么是比热容？比热容是一个物质在单位质量下吸收或释放热量的能力。
它是描述物质热性质的重要物理量之一，通常用符号C表示。
比热容的单位是焦耳每千克每开尔文（J/(kg·K)）或卡路里每克每开尔文（cal/(g·K)）。
二、铌的基本特性铌（Nb）是一种化学元素，原子序数为41，属于过渡金属。
它的物理性质使得它在许多领域有广泛应用。
铌是一种银灰色的金属，具有良好的延展性和可锻性。
它的熔点为2468°C，沸点为4742°C，密度为8.57克/立方厘米。
铌在常温下具有良好的耐腐蚀性能，不溶于大多数酸和碱。
三、铌的比热容铌的比热容是指铌在单位质量下吸收或释放热量的能力。
铌的比热容随温度的变化而变化，通常用C表示。
铌的比热容在不同温度下的值如下所示：•25°C：24.60 J/(mol·K)•100°C：25.10 J/(mol·K)•200°C：26.70 J/(mol·K)•300°C：27.90 J/(mol·K)•400°C：29.10 J/(mol·K)四、铌的比热容对应用的影响铌的比热容对其在不同领域的应用有着重要的影响。
1. 材料科学铌在材料科学中被广泛用作合金的添加剂，以提高合金的硬度和强度。
铌的比热容决定了合金在高温下的热稳定性和热导率，对合金的加工性能和使用寿命有着重要影响。
2. 超导材料铌是一种良好的超导材料，广泛应用于超导电缆、磁共振成像（MRI）等领域。
铌的比热容对超导材料的制备和性能有着重要影响，可以影响超导材料的临界温度和能量损耗。
3. 核工程铌在核工程中被广泛应用于核反应堆的结构材料和燃料元件。
铌的比热容对核反应堆的热稳定性和热传导性能有着重要影响，可以影响核反应堆的安全性和效率。
4. 光学材料铌在光学材料中被用作玻璃和晶体的添加剂，以改善材料的光学性能。
高纯铌的制备及应用
高纯铌的制备及应用1 金属铌概述1.1 金属铌的性质铌(Nb)，原子序数41，相对原子质量为93，属周期系V B族。
铌是灰白色金属，熔点为2468℃，沸点为4742℃，密度为8.57g／cm，。
铌的氧化态为-1、+2、+3、+4和+5，其中以+5价化合物最稳定。
金属铌在许多矿物酸及其水溶液中都具有良好的化学稳定性。
在常温或100～150℃的温度下，任何浓度的盐酸、硫酸、硝酸、磷酸和有机酸等均不能侵蚀铌。
在王水中，由于能够生成保护性氧化物薄膜，因此也具有抗腐蚀性能。
铌对某些液态金属的抗腐蚀性能也比较好。
但是，铌可以溶解于氢氟酸溶液中，在热的氢氟酸和硝酸混合液中溶解尤为激烈。
铌金属的重要性质之一是能够吸收氢、氧、氮及其他气体，并形成相应的固溶体和化合物。
微量的这些元素杂质对金属铌的力学性能和电性能都有很大的影响。
铌在常温下是稳定的，加热到200～300℃以上开始氧化，高于500℃时，金属铌迅速氧化成Nb2O5在较低的温度下，铌能溶解大量的氢，但低温下吸氢速度比较缓慢。
当温度达到360℃时，吸氢的速度最大，生成铌的氢化物。
铌吸氢后性能变脆，但是在600℃以上在真空中加热，金属中的氢又可全部放出，并恢复金属的原有性能。
铌是一种坚韧、可塑、银灰色的难熔金属，目前铌主要用作钢的添加剂，只有少量是以各种高纯铌和合金基体的形式应用的。
近年来由于铌的超导性，使其成为高能物理研究所用的材料，广泛用来制作超导微波腔体、射频器，并且因其热导率与纯度成正比，所以提高Nb的纯度是相当有用的。
近年对高纯铌制备技术研究较多的是美国、日本和德国，特别是美国TWCA公司几十年来一直致力于高纯铌实用化研究，使其相对电阻率(RRR)值从20增加到300，且每年都有数千磅(1lb=0.454kg)产品提供给用户。
德国的Max-Plank金属研究所的高纯铌研究水平已达RRR>104，是世界上最纯的铌。
1.2 高纯铌的应用铌在功能材料中的应用大致可分为超导材料、原子能结构材料和超耐热合金。
铌
铌铌是一种银灰色的、稀有的、质地较软且具有延展性的过渡金属，它的氧化物——五氧化二铌的作用和氧化铝及氧化锌相似，可以保护金属内部不再被腐蚀。
铌可以加入不锈钢中，使不锈钢在高温下不易碎裂。
因为铌的物理性质及化学性质与钽相似，且这两种元素往往共生，以致于很难分离出不含杂质钽的纯铌。
1955年，开始工业规模生产，到1980年铌年产量达14，000吨(80%产自巴西)。
元素简介铌[1]在地壳中的含量为0.002%，主要矿物有铌铁矿〔（Fe，Mn）（Nb，Ta）2Ob〕、烧绿石〔（Ca，Na）2（Nb，Ta，Ti）2O6（OH，F）〕和黑稀金矿、褐钇铌矿、钽铁矿、钛铌钙铈矿。
铌的化学性质铌的化学性质在很多方面跟同族（第5族，即VB族）的前面的元素相似。
高温下，铌会跟绝大多数非金属单质反应：室温即与氟单质反应，200 °C即与氯气和氢气反应，400 °C与氮气反应，产物通常是填隙式且不是整比化合物。
铌置于空气中200 °C开始被氧化，却能够抵抗熔融碱金属和酸（包括王水、盐酸、硫酸、硝酸和磷酸等）的腐蚀。
铌能被热的，浓的无机酸腐蚀，包括氢氟酸或氢氟酸/硝酸混合酸。
尽管铌能显示出所有正常的氧化态（从+5到−1），其最稳定的价态为+5价。
铌能够形成+5价氧化物五氧化二铌（Nb2O5），+4价的二氧化铌（NbO2）还有+3价的三氧化二铌（Nb2O3）和较为罕见的氧化态+2价的一氧化铌（NbO）。
最稳定的氧化态为+5，五氧化物跟非整比的二氧化物是最常见的铌氧化物。
铌的五氧化物主要用于生产电容器，光学玻璃，或作为制备铌的其他化合物的起始材料。
制备这些化合物，我们可以将其五氧化二物溶解在碱性氢氧化物溶液中，或是将之与其他金属的氧化物共同熔融。
例如制备铌酸锂（LiNbO3）、铌酸镧（LaNbO4）。
对于铌酸锂的结构，铌酸根离子（NbO3−）不是作为单体存在，而是三角形扭曲的钙钛矿结构的一部分，而对于铌酸镧的结构则包含孤立的NbO4−离子。
铌常识
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟铌常识铌是灰白色金属，密度8.57，熔点2468℃，沸点4742℃。
具有比重大、熔点高、沸点高、强度高、抗疲劳、抗变形、抗腐蚀、导热、超导、单极导电及吸收气体等优良特性。
铌的化学性质非常稳定，常温下表面形成致密氧化膜，阻止进一步氧化，高温下与硫、氮、碳直接化合，能与钛、锆、铪、钨形成合金。
不与无机酸或碱作用，也不溶于王水，但可溶于氢氟酸。
铌、钽共生密切，它们的物理性质、化学性质、地球化学性质以及矿物学性质等都有许多类似之处，因而常在同一矿物中出现。
所有的铌矿物中都含有钽，钽的矿物中都含有铌，只是有主次之分。
有的形成完全的类质同象系列矿物，如铌铁矿-钽铁矿系列矿物：Ta2O5＜15%称铌铁矿，Nb2O5＜10%称钽铁矿，Nb2O5＞Ta2O5 称钽铌铁矿，Ta2O5＞Nb2O5 称铌钽铁矿，Fe/Mn＜1 时则称为铌锰矿-钽锰矿系列。
铌在地壳中平均含量为20×10－6，钽为2×10－6，Nb/Ta 值为10。
铌、钽在主要岩浆岩和主要沉积岩都有不同程度的分布，其中在花岗岩中含量较高。
目前，已发现的铌钽矿物和含铌钽矿物有130 多种，其中较常见的有30 多种。
但作为铌钽工业矿物原料的只有10 种，即铌铁矿-钽铁矿系列矿物(铌铁矿含Ta2O5＜14.55%，Nb2O5＞63.77%；钽铁矿含Ta2O5＞72.18%，Nb2O5＜10.33%)、褐钇铌矿(含Ta2O5 为2.5%～11.09%，Nb2O5 为33.64%～42.9%)、易解石(含Ta2O5 为0.26%～3.3%，Nb2O5 为21%～35%)、铌易解石(含Ta2O5 为0.51%，Nb2O5 为41.13%)、铌铁金红石(含Ta2O5 为0.31%，Nb2O5 为6.71～23.67%)、烧绿石(含Ta2O5 为1.44%～6.65%，Nb2O5 为56.01%～67.77%)、锰钽矿(含Ta2O5 为70%～86%，Nb2O5 为1.91%～10.33%)、重钽铁矿(含Ta2O5 为73.98%～86.01%，Nb2O5 为1.17%～1.37%)、黄钇钽矿(含Ta2O5 为49.4%～55.5%，Nb2O5 为9.15%)、细晶石(含Ta2O5 为。
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第一节铌的基本知识1.1元素简介铌是一种化学元素。
化学符号Nb，原子序数41，原子量92.90638，属第5周期第5ⅤB族。
1801年英国C.哈切特从铌铁矿中分离出一种新元素的氧化物，并命名该元素为niobium（中译名钶）。
铌是一种银灰色、具有顺磁性，质地较软且具有延展性的稀有高熔点金属。
高纯度铌金属的延展性较高，但会随杂质含量的增加而变硬。
常温下，铌在地壳中的含量为20 ppm，铌资源分布也相对集中。
由于铌具有良好的超导性、熔点高、耐腐蚀、耐磨等特点，被广泛应用到钢铁、超导材料、航空航天、原子能等领域。
1.2物理性质铌是灰白色金属，熔点2468℃，沸点4742℃，密度8.57克/立方厘米。
铌是一种带光泽的灰色金属，具有顺磁性，属于元素周期表上的5族。
高纯度铌金属的延展性较高，但会随杂质含量的增加而变硬。
它的最外电子层排布和其他的5族元素非常不同。
同样的现象也出现在前后的钌（44）、铑（45）和钯（46）元素上。
铌在低温状态下会呈现超导体性质。
在标准大气压力下，它的临界温度为9.2K，是所有单质超导体中最高的。
其磁穿透深度也是所有元素中最高的。
铌是三种单质第II类超导体之一，其他两种分别为钒和锝。
铌金属的纯度会大大影响其超导性质。
铌对于热中子的捕获截面很低，因此在核工业上有相当的用处。
1.3化学性质铌金属室温下在空气中是极其稳定的，不与空气作用。
虽然它在单质状态下的熔点较高（2468°C），但其密度却比其他难熔金属低。
铌还能抵御各种侵蚀，并能形成介电氧化层。
室温下铌在空气中稳定，在氧气中红热时也不被完全氧化，高温下与硫、氮、碳直接化合，能与钛、锆、铪、钨形成合金。
不与无机酸或碱作用，也不溶于王水，但可溶于氢氟酸。
铌的氧化态为-1、+ 2、+3、+4和+5，其中以+5价化合物最稳定。
铌的电正性比位于其左边的锆元素低。
其原子大小和位于其下方的钽元素原子几乎相同，这是镧系收缩效应所造成的。
这使得铌的化学性质与钽非常相近。
虽然它的抗腐蚀性没有钽这么高，但是它价格更低，也更为常见，所以在要求较低的情况下常用以代替钽，例如作化工厂化学物槽内涂层物料。
1.4铌的制取金属铌可用电解熔融的七氟铌酸钾制取，也可用金属钠还原七氟铌酸钾或金属铝还原五氧化二铌制取。
纯铌在电子管中用于除去残留气体，钢中掺铌能提高钢在高温时的抗氧化性，改善钢的焊接性能。
铌还用于制造高温金属陶瓷。
1.5化合物铌在很多方面都与钽及锆十分相似。
它会在室温下与氟反应，在200°C下与氯和氢反应，以及在400°C下与氮反应，产物一般都是间隙非整比化合物。
铌金属在200°C下会在空气中氧化，且能抵御熔融碱和各种酸的侵蚀，包括王水、氢氯酸、硫酸、硝酸和磷酸等。
不过氢氟酸以及氢氟酸和硝酸的混合物则可以侵蚀铌。
★卤化物铌可以形成拥有+5和+4氧化态的卤化物，以及各种亚化学计量化合物。
五卤化铌（NbX5）含有八面体型铌中心原子。
五氟化铌（NbF5）是一种白色固体，熔点为79.0°C，而五氯化铌（NbCl5则呈黄色），熔点为203.4°C。
两者均可经水解形成氧化物和卤氧化物，例如NbOCl3。
五氯化铌也是一种具挥发性的试剂，可用于合成包括二氯二茂铌（(C5H5)2NbCl2）在内的各种有机金属化合物。
铌的四卤化物（NbX4）都是深色的聚合物，内含铌﹣铌键，如呈黑色、具吸湿性的四氟化铌（NbF4）和棕色的四氯化铌（NbCl4）。
铌的卤化物负离子也存在，这是因为铌的五卤化物都是路易斯酸。
最重要的一种为[NbF7]，它是铌和钽的矿物分离过程中的一个中间化合物。
它比对应的钽化合物更易转换为氧五氟化物。
★氮化物及碳化物氮化铌（NbN）在低温下会变成超导体，被用在红外线探测器中。
最主要的碳化铌是NbC，其硬度极高，是一种耐火的陶瓷材料，可用作切割工具刀头材料。
1.6分布根据估算，铌在地球地壳中的丰度为百万分之20，在所有元素中排列第33位。
部分科学家认为，铌在整个地球中的含量更高，但因密度高而主要聚集在地核中。
铌在自然界中不以纯态出现，而是和其他元素结合形成矿物。
这些矿物一般也含有钽元素，例如钶铁矿（即铌铁矿，(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6）和钶钽铁矿（(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6）。
含铌、钽的矿物通常是伟晶岩和碱性侵入岩中的副矿物。
其他矿物还有钙、铀和钍以及稀土元素的铌酸盐，例如烧绿石和黑稀金矿等。
这些大型铌矿藏出现在碳酸盐岩（一种碳酸盐、硅酸盐火成岩）附近，亦是烧绿石的组成成份。
巴西和加拿大拥有最大的烧绿石矿藏。
两国在1950年代发现这些矿藏，至今仍是铌精矿的最大产国。
世界最大矿藏位于巴西米纳斯吉拉斯州阿拉沙的一处碳酸盐侵入岩地带，属于CBMM（巴西矿物冶金公司）；另一矿藏位于戈亚斯，属于英美资源，同样是碳酸盐侵入岩。
以上两个矿场的产量占世界总产量的75%。
第三大矿场位于加拿大魁北克省萨格奈附近，产量占世界7%。
第二节课题涉及名词解释2.1微合金化微合金化技术是近20年来出现的一种新型冶金技术，它是在钢中加人极少量微合金元素，利用这些微合金化元素的强化作用，加之之以高纯洁度冶炼工艺、无缺陷连铸坯生产技术、控冷控轧手段，在尽可能少加或不加贵重合金元素(主要指Cr, Ni, Mo)的条件下，使钢在热轧状态即可获得高强度、高韧性、高可焊接性和良好的成型性能，该技术具有很高的经济效益和推广价值。
常用的微合金化元素主要有Nb, V, Ti,B，它们在钢中的加人量一般在0.1%左右(B为0.001%左右)。
这些元素可以固溶于钢中，造成晶格的点阵畸变，从而起到固溶强化作用。
但由于这些元素的加人量极少，因而钢材性能的提高主要不是依靠合金元素的固溶强化作用，而主要是由于Nb,V,Ti可以和C,N形成碳化物和氮化物从而引起晶粒细化和析出强化，这是这些微合金化元素强烈影响性能的原因所在。
2.2铌微合金化的作用Nb的作用：在超低碳贝氏体钢（ULCB）的整个发展过程中，微量Nb起着独特的作用。
这类钢中C含量已经降到0.05%，又不加入较多合金元素，因此强化主要靠位错强化，析出强化特别是组织强化。
近年来的研究表明，微量Nb在超低碳贝氏体钢（ULCB）中的作用，主要体现在以下两个方面。
1）微量Nb抑制变形再结晶行为，加剧变形奥氏体中的应变积累，大幅度提高相变前组织中的位错密度。
超低碳贝氏体钢（ULCB）的优良综合性能主要来自钢的组织细化以及贝氏体中的高位错密度，再实现这一目标，首先需要在控轧过程中，在非再结晶区轧制时引入大量高密度畸变区，这些高密度畸变区在随后的冷却过程中成为相变核心，大幅度促进相变组织细化。
同时，要在发生切变形型贝氏体相变过程中，能把相当一部分变形位错保留在贝氏体基体中，从而大幅度提高贝氏体基体强度。
为了达到这一点，要求钢种有相当高的热轧再结晶终止温度以及抑制冷却时扩散型铁素体转变的能力，合金成分设计充分考虑了Nb及Nb—B这方面的作用。
2）微量Nb与B、Cu的复合作用加快了诱导析出，稳定变形位错结构。
微量Nb加入贝氏体钢中的第二个作用是，这类钢高温非再结晶轧制阶段会应变诱导形成极细的Nb（C、N）析出物。
这些析出物主要析出在变形晶界及变形位错网上，它们阻碍了位错的恢复以及消失的过程，稳定了位错结构，为随后冷却过程相变形核提供更多机会，同时组织新相的长大，最终细化组织。
实验研究表明当Nb和B、Cu综合加入时，它们的综合作用会进一步促进析出过程加速，并且进一步降低冷却时的相变温度，使最终组织进一步细化。
2.3高碳钢高碳钢（High Carbon Steel）常称工具钢，含碳量从0.60%至1.70%，它的特点是硬而较脆，可以淬硬和回火。
锤、撬棍等由含碳量0.75%的钢制造；切削工具如钻头，丝攻，铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。
高碳钢在经适当热处理或冷拔硬化后，具有高的强度和硬度、高的弹性极限和疲劳极限(尤其是缺口疲劳极限)，切削性能尚可，但焊接性能和冷塑性变形能力差。
由于含碳量高，水淬时容易产生裂纹，所以多采用双液淬火(水淬+油冷)，小截面零件多采用油淬。
这类钢一般在淬火后经中温回火或正火或在表面淬火状态下使用。
主要用于制造弹簧和耐磨零件。
碳素工具钢是基本上不加入合金化元素的高碳钢，也是工具钢中成本较低、冷热加工性良好、使用范围较广的钢种。
2.4高碳钢的性能特点高碳钢的硬度、强度主要取决于钢中固溶的碳量，并随固溶碳量的增加而提高。
固溶碳量超过0.6%时，淬火后硬度不再增加，只是过剩的碳化物数量增多，钢的耐磨性略有增加，而塑性、韧性和弹性有所降低。
为此，常根据使用条件和对钢的强度、韧性匹配来选用不同的钢号。
例如，制造受力不大的弹簧或簧式零件，可选择较低碳量的65钢。
一般高碳钢可用电炉、平炉、氧气转炉生产。
要求质量较高或特殊质量时可采用电炉冶炼加真空自耗或电渣重熔。
冶熔时，严格控制化学成分，特别是硫和磷的含量。
为减少偏析，提高等向性能，钢锭可进行高温扩散退火(对工具钢尤为重要)。
热加工时，过共析钢的停锻(轧)温度要求低(约800℃)，锻轧成材后应避免粗大网状碳化物的析出，在700℃以下应注意缓冷，以防热应力造成裂纹。
热处理或热加工过程中要防止表面脱碳(对弹簧钢尤为重要)。
热加工时要有足够的压缩比，以保证钢的质量和使用性能。
☆优点：①热处理后可以得到高的硬度(HRC60一65)和较好的耐磨性。
②退火状态下硬度适中，具有较好的可切削性。
③原材料易得，生产成本低。
☆缺点：①热硬性差，当刀具工作温度大于200℃时，其硬度和耐磨性急剧下降。
②淬透性低。
水淬时完全淬透的直径一般仅为15一18mm;油淬时完全淬透的最大直径或厚度(95%马氏体)仅为6mm左右，并易变形开裂。
2.5珠光体珠光体是由奥氏体发生共析转变同时析出的，铁素体与渗碳体片层相间的组织，是铁碳合金中最基本的五种组织之一。
19世纪中叶利用光学显微镜在碳素钢中观察到珠光体，后命名为珠光体。
20世纪上半叶对珠光体转变进行了较多的研究，由于受观察设备的限制，理论上研究不深人。
20世纪下半叶，材料学术界主要在马氏体和贝氏体相变中的研究较为集中，由于珠光体转变理论的研究缺乏迫切性，所以应用有限。
组成珠光体的相有铁素体、渗碳体、合金渗碳体和各类合金碳化物等。
由于各相的形态不同，珠光体组织形貌十分复杂。
珠光体组织有片状、细片状、极细片状等;有点状、粒状、球状、柱状、纤维状等;还有碳化物不规则形态的类珠光体以及所谓“相间沉淀”等多种组织形态。
2.6珠光体性能珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间，强韧性较好。
其抗拉强度为750~900MPa，180~280HBS，伸长率为20~25%，冲击功为24~32J。