十九世紀(jì)中后期英國(guó)鋼產(chǎn)量接近世界一半時(shí)，出現(xiàn)了大量的鋼鐵材料新品種。二十世紀(jì)上半葉美國(guó)鋼產(chǎn)量接近世界一半時(shí)，也涌現(xiàn)了一大批新型鋼鐵材料。許多鋼鐵材料是我們迄今仍然在使用的。我國(guó)連續(xù)十余年的粗鋼產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的一半左右，龐大的生產(chǎn)量與應(yīng)用量是不是也應(yīng)該促進(jìn)一些新型鋼鐵材料出現(xiàn)？

鋼鐵材料是量大面廣的材料，廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。然而量大面廣的普碳鋼（占比70%）和低合金鋼（占比20%）的鋼鐵材料容易被腐蝕，腐蝕是其主要的失效方式之一，需要尋找綠色環(huán)保與低成本的解決方案。稀土作為我國(guó)的戰(zhàn)略資源，開采過程中高豐度鑭鈰元素大量富余堆積，迫切需要加以合理消耗利用。

國(guó)外研究稀土鋼有數(shù)十年的時(shí)間，我國(guó)從五十年代末開始稀土鋼的研究工作，幾十年來積累了豐富的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。原有的稀土在鋼中的作用有：脫氧脫硫凈化、夾雜物變性與變型、固溶合金化等。稀土添加在鋼中會(huì)有許多有益效果，其中提高耐蝕性是公認(rèn)的。09CuPTiRE鋼是我國(guó)開發(fā)的典型稀土低合金耐候鋼。但是由于過去表征手段局限，耐蝕性的機(jī)理認(rèn)識(shí)有待深入辨識(shí)。上世紀(jì)后期，隨著精煉技術(shù)與連鑄技術(shù)的廣泛應(yīng)用，稀土的凈化作用失去了意義，添加稀土容易造成水口結(jié)瘤影響連鑄生產(chǎn)順行。上述問題導(dǎo)致稀土鋼的生產(chǎn)應(yīng)用量越來越少。近年來，稀土鋼又開始逐漸成為研究熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)有數(shù)個(gè)團(tuán)隊(duì)在這方面開展工作。

高性能鋼鐵材料團(tuán)隊(duì)在前人的稀土鋼研究基礎(chǔ)上，受到百年老鋼銹蝕情況啟發(fā)，在多年的研究基礎(chǔ)上，形成了新型稀土多形合金化觀點(diǎn)：（1）夾雜物變性降低與基體電極電位差減小點(diǎn)蝕傾向；（2）界面偏聚降低界面能量避免局部腐蝕；（3）自由表面偏聚促進(jìn)形成致密銹層。基于上述研究基礎(chǔ)，團(tuán)隊(duì)針對(duì)量大面廣的普碳鋼和低合金鋼，開發(fā)了稀土合金化耐腐蝕技術(shù)，并生產(chǎn)了Q235RE、Q345RE、09CuPCrNiRE鋼的扁平材和長(zhǎng)形材，產(chǎn)品具有低成本和綠色化的特點(diǎn)。

稀土在低碳鋼中賦存示意圖

新型稀土耐蝕鋼在大氣環(huán)境下，相比于傳統(tǒng)的普碳鋼和低合金耐大氣腐蝕性能提高30-50%。稀土耐蝕鋼結(jié)構(gòu)可免除涂裝與鍍鋅，一般鍍鋅鋼材使用壽命約為15年，稀土耐蝕鋼可延長(zhǎng)使用壽命至70年以上，減輕環(huán)保負(fù)擔(dān)，利于資源合理化應(yīng)用。，普碳鋼通過稀土合金化后形成了耐蝕鋼，噸鋼成本僅提高30-50元，較常用銅磷鉻鎳耐候鋼成本大幅降低

周浸耐腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

新型稀土耐蝕鋼的生產(chǎn)過程中，可以實(shí)現(xiàn)稀土鑭鈰含量準(zhǔn)確控制在40-400ppm范圍內(nèi)變化。在生產(chǎn)Q235BRE、Q355BRE、09CuPCrNiRE中，稀土收得率不低于70%。可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)澆次生產(chǎn)過程順行且連鑄水口無(wú)結(jié)瘤現(xiàn)象出現(xiàn)。保障了稀土多形合金化思路的有效實(shí)現(xiàn)。

熱軋板卷Q235RE耐蝕鋼

 HRB400ERE耐蝕螺紋鋼

稀土耐蝕鋼可廣泛用于建筑設(shè)施，提高建筑設(shè)施壽命，免除防腐蝕的涂鍍處理。目前已經(jīng)生產(chǎn)數(shù)千噸鋼材，在裝配式鋼結(jié)構(gòu)民居、耐蝕地螺絲、外掛裝飾裝修框架、集裝箱、廠房等應(yīng)用。因稀土耐蝕鋼的低成本和綠色化特點(diǎn)，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)和鋼材應(yīng)用單位都表現(xiàn)出強(qiáng)烈推廣應(yīng)用意愿。可以預(yù)見生產(chǎn)與應(yīng)用將會(huì)出現(xiàn)較大擴(kuò)張。2020年中國(guó)金屬學(xué)會(huì)頒布實(shí)施的《稀土耐候結(jié)構(gòu)鋼》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)也將進(jìn)一步規(guī)范與促進(jìn)低成本稀土耐蝕鋼材生產(chǎn)。

將稀土鑭鈰元素加入普碳鋼中實(shí)現(xiàn)了普碳鋼達(dá)到一般耐蝕鋼的耐腐蝕水平，創(chuàng)造了一類具有中國(guó)資源特色的新型鋼鐵材料技術(shù)。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)民居房（湖南、四川、上海等地）

可移動(dòng)集裝箱房

鋼結(jié)構(gòu)廠房梁柱采用稀土鋼Q355BRE

日前，中國(guó)稀土學(xué)會(huì)組織了《基于稀土合金化提高鋼材耐腐蝕性能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化》科技成果評(píng)價(jià)會(huì)。以國(guó)家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會(huì)主任、鋼鐵研究總院院長(zhǎng)干勇院士為組長(zhǎng)的共計(jì)11位行業(yè)專家一致認(rèn)為，本項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)新了稀土多形合金化耐蝕機(jī)理，開發(fā)了普碳鋼稀土合金化耐蝕技術(shù)，形成了中國(guó)特色的新型稀土耐蝕鋼生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)，低成本綠色化稀土耐蝕鋼理論和技術(shù)總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

項(xiàng)目評(píng)價(jià)專家組成員對(duì)項(xiàng)目充分質(zhì)詢與討論