简介

稀土的作用(净化作用 变质作用 合金化作用)

稀土的种类

工艺

国内外研究水平

简介

英文解释： rare-earth steel

含有一定量稀土的钢。现在所说的稀土，是指元素周期表中原子序数为57～7l的镧系元素，以及钇和钪，共17个元素。

稀土的作用

钢中有了稀土后，其性能得以提高，表现在深冲性能、抗腐蚀性、耐磨性、拉拔性等。

净化作用

稀土与钢液中的氧、硫等杂质的化学亲和力大，在炼钢温度(约1873K)下稀土能同钢液中的氧、硫等杂质反应生成稀土氧化物、硫化物或氧硫化物。这些反应的脱氧平衡常数或脱硫平衡常数低于或接近于常用的脱氧剂和脱硫剂。因此稀土钢添加剂可作为钢液的强脱氧剂和脱硫剂而起净化作用。常用的稀土钢添加剂主要为混合稀土金属或高品位(RE>27％)稀土硅铁合金，有时也使用混合还原剂的稀土氧化物。

变质作用

稀土与钢液中的氧、硫反应生成的氧化物、硫化物或氧硫化物可部分残留在钢液中，成为钢中的夹杂物。由于这些夹杂物的熔点高，可作为钢液凝固时的非匀质成核中心，起细化钢的凝固组织作用；又由于这些夹杂物在轧钢温度下不易变形，仍保持细小的球形或纺锤形，使钢中的夹杂物形态得到控制，从而避免或克服钢材在热压力加工时由于其他种类夹杂物(如MnS)延伸变形所导致的钢材性能的各向异性，而使钢材的纵向、横向与厚度方向的性能趋于一致。稀土处理钢材的这种变质作用是目前稀土钢添加剂最主要的应用内容。

合金化作用

钢中可能固溶微量稀土，特别是高碳钢和合金含量较高的某些合金钢固溶稀土量较高(万分之几)，可能产生某些合金化作用。这种合金化作用表现为稀土影响钢的相变过程，改变相变产物的组成与结构，从而使钢的疲劳性能和耐腐蚀性能变好，以及提高钢的显微硬度。目前以(微)合金化为目的而使用的稀土钢添加剂量所占的比例较少。为实现稀土对钢的(微)合金化作用，必须较严格地控制冶金条件。使用的稀土钢添加剂主要是单一稀土金属及其铁合金，如Fe-Ce、Fe-Y等，有时也使用混合稀土金属。

稀土的种类

根据钢的不同处理目的，稀土钢添加剂有单一稀土金属、混合稀土金属、含稀土的二元或多元铁合金、稀土化合物或含稀土化合物的混合物等。根据稀土处理钢的方法和手段的不同，稀土添加剂形状可以是块状、锭状、丝状、棒状、粉状或充填含稀土粉料的包芯线等多种形式。

工艺

用不同的稀土钢添加剂处理钢时有不同的最佳加入量(或残留量)。各种稀土钢添加剂添加到钢中的操作都必须在避免稀土氧化的条件下进行；添加稀土前的钢液要充分脱氧，含硫较低的钢液添加稀土后需防止二次氧化。已开发出一系列的将稀土添加到钢中的专用机械器具，以满足不同处理工艺的需要。

随各种精炼技术的发展，稀土钢添加剂将主要采用各种形状的混合金属以及适用于喷射冶金及喂线技术用包芯线的粉状稀土合金。

根据表面处理工艺的不同，在钢铁材料表面工程中使用的稀土钢添加剂有各种稀土氧化物、稀土氯化物或稀土金属及其中间合金。

国内外研究水平

上世纪70年代初的美国，对稀土钢应用研究的主要目的是减少钢中的有害杂质，提高钢的纯净度。70年代中后期，国际层面上才开始研究稀土在钢中的机理和作用。到了80年代后期，随着钢冶炼工艺的优化、钢精炼水平的不断提高，在高纯净度钢水的情况下，杂质大大降低，对钢材产品的危害减少，所以，国际方面对稀土在钢中的应用几乎停滞。稀土作用的发挥大量体现在航天器件方面。所以我们要加大稀土钢的研究。我们已经走在了国际的前列，这需要我们自主研发。