隨著科學技術和工業(yè)的發(fā)展，對材料提出了更高的要求，如更高的強度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學性能的要求，碳鋼已不能完全滿足要求。
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為了證明這一結論，又進行了專門的實驗。鋼制磨礦機中裝有固定成分的溶液。鋼球與溶液的分量比為6：1.5。磨礦機滾動4分鐘后，測出其間的氧含量。表2中的實驗成果證明，溶解在水中的大部分氧都耗費在磨礦機中金屬鐵的氧化上。在堿性石灰溶液中以及在苛性鈉溶液中，氧的耗量為其原始濃度的8~98%。在蘇打溶液中，金屬鐵被氧化所耗費的氧量不超越22~25%。因而，在浮選礦漿的預備過程中，蘇打可以起有利效果的原因之-，就在于作為金屬鐵劑的碳酸鈉能確保磨礦回路中有較高濃度的已溶氧。
碳鋼的不足：
(1)淬透性低。一般情況下，碳鋼水淬的淬透直徑只有10mm-20mm。
(2) 強度和屈強比較低。如普通碳鋼Q235鋼的σs為235MPa，而低合金結構鋼16Mn的σs則為360MPa以上。40鋼的 σs /σb僅為0.43, 遠低于合金鋼。
(3) 回火穩(wěn)定性差。由于回火穩(wěn)定性差，碳鋼在進行調質處理時，為了保證較高的強度需采用較低的回火溫度，這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用高的回火溫度時強度又偏低，所以碳鋼的綜合機械性能水平不高。
(4) 不能滿足特殊性能的要求。碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需求。
1. 用途
主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結構等。
2. 性能要求
(1) 高強度：一般其的屈服強度在300MPa以上。
(2) 高韌性：要求延伸率為15%～20%，室溫沖擊韌性大于600kJ/m～800kJ/m。 對于大型焊接構件，還要求有較高的斷裂韌性。
(3) 良好的焊接性能和冷成型性能。
(4) 低的冷脆轉變溫度。
(5) 良好的耐蝕性。
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磁鐵礦內部往往具有麻點結構（圖版18），常見八面體裂開，有時沿其有頁片狀鈦鐵礦的固熔體出溶物（圖版18），常沿邊際四周被鐵綠泥石告知（圖版14），偶然可見被黃鐵礦告知。依據高溫條件下磁鐵礦與鈦鐵礦為固溶體，低溫下二者發(fā)作別離或出溶。本磁鐵礦應該含有必定數(shù)量鈦。鈦鐵礦鈦鐵礦含量較低，約在1~3%左右。鈦鐵礦有兩期：前期鈦鐵礦多呈頁片狀（圖版17），常被熔蝕呈奇形怪狀，粒度細微，.1~.3mm，散布在脈石礦藏的解理中或許是粒間。
3. 成分特點
(1) 低碳：由于韌性、焊接性和冷成形性能的要求高，其碳含量不超過0.20%。
(2) 加入以錳為主的合金元素。
(3) 加入鈮、鈦或釩等輔加元素：少量的鈮、鈦或釩在鋼中形成細碳化物或碳氮化物，有利于獲得細小的鐵素體晶粒和提高鋼的強度和韌性。
此外，加入少量銅（≤0.4%）和磷（0.1%左右）等，可提高抗腐蝕性能。加入少量稀土元素，可以脫硫、去氣，使鋼材凈化，改善韌性和工藝性能。
4. 常用低合金結構鋼
16Mn是我國低合金高強鋼中用量廣泛多、產量的鋼種。使用狀態(tài)的組織為細晶粒的鐵素體—珠光體，強度比普通碳素結構鋼Q235高約20%～30%，耐大氣腐蝕性能高20%～38%。
15MnVN 中等級別強度鋼中使用多的鋼種。強度較高，且韌性、焊接性及低溫韌性也較好，被廣泛用于制造橋梁、鍋爐、船舶等大型結構。
強度級別超過500MPa后，鐵素體和珠光體組織難以滿足要求，于是發(fā)展了低碳貝氏體鋼。加入Cr、Mo、Mn、B等元素，有利于空冷條件下得到貝氏體組織，使強度更高，塑性、焊接性能也較好，多用于高壓鍋爐、高壓容器等。
5. 熱處理特點
這類鋼一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需要進行專門的熱處理。使用狀態(tài)下的顯微組織一般為鐵素體+索氏體。
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