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  2. 解密稀土對(duì)鋼性能的影響
    2015-02-03 17:40:36 作者:李玲珊來源:

      鋼鐵工業(yè)一直是使用稀土最多的領(lǐng)域,稀土在鋼中的加入量很少,處理工藝也較為簡(jiǎn)單,具有費(fèi)用少而作用大的效果。稀土在鋼鐵中最重要的應(yīng)用是作為鋼中的添加劑和作為鑄鐵的球化劑:作為添加劑,稀土有凈化、變質(zhì)和微合金化作用,可減少和改善剛中所含夾雜物的數(shù)量、形態(tài)和組織結(jié)構(gòu),從而顯著提高鋼鐵的強(qiáng)度和韌性,提高鋼的耐高溫氧化性能、熱加工性能耐磨性、耐蝕性;作為球化劑,稀土能中和金屬中的反球化元素,提高鑄鐵在高溫下的機(jī)械性能和耐磨性、韌性等改善鑄鐵質(zhì)量。在鋼鐵生產(chǎn)過程中加入稀土可以提高鋼材的強(qiáng)度、沖擊韌性、耐腐蝕性等性能。因此,用稀土在普鋼、特鋼甚至不銹鋼生產(chǎn)中都有著不可替代的作用。
     

     

      稀土對(duì)鋼性能的影響是多方面的:

     

      (1) 稀土可以改善鋼的疲勞性能,稀土對(duì)氧化夾雜物(如 Al2O3) 的變質(zhì)作用導(dǎo)致稀土夾雜物的生成, 能提高某些鋼材的疲勞壽命,如硅錳彈簧鋼、40 MnB 鋼和 25 MnTiB 齒輪鋼, 其提高的幅度將視加載條件、鋼的強(qiáng)度、夾雜物的數(shù)量和尺寸而變。

     

      (2) 稀土可以改善易切削鋼的切削加工性能,在很多易切削鋼中, 由于較多的稀土夾雜物和包裹式復(fù)合稀土夾雜物的形成,使單獨(dú)存在的硬質(zhì)點(diǎn)數(shù)量大大減少,同時(shí)稀土夾雜物在刀具前形成一層具有潤(rùn)滑作用的覆蓋膜和夾雜物在切削時(shí)發(fā)生應(yīng)力集中, 從而明顯地改善了鋼的切削加工性能。

     

      (3) 稀土可以提高不銹鋼的耐點(diǎn)蝕能力,稀土元素改變了鋼中硫化物夾雜的成分、鋼中雜質(zhì)的形態(tài)并降低了鋼中硫含量, 這是稀土改善鋼的耐孔蝕性的主要原因。

     

      (4) 稀土可以改善高合金鋼的熱加工性,鋼中加稀土,可消除硫的偏聚, 凈化晶界, 改善鋼的熱塑性。

     

      (5) 稀土提高了含磷鋼的耐大氣腐蝕性,加入稀土后, 磷、硫在枝晶間的偏聚減少, 磷在型材鋼中的偏析度約減少30%,磷在鋼中的均勻分布可以使磷的作用充分發(fā)揮。

     

      (6) 提高鑄鋼的耐磨性,添加稀土減少結(jié)晶過程中粗大碳化物的析出, 可提高鑄鋼的耐磨性。稀土細(xì)化鑄態(tài)組織, 提高鋼的硬度和加工硬化能力, 減少鑄態(tài)疏松, 使鋼中夾雜物變少、變小、球化, 都是稀土提高鋼的耐磨性的可能原因。

     

      (7) 稀土元素改善高合金鋼焊縫金屬抗晶間裂紋形成能力,在含鈮奧氏體焊縫金屬中, 加入鈰或釔, 可防止鈮的偏析, 提高了焊縫金屬的抗裂能力;在不含鈮的奧氏體焊縫金屬中, 加入鈰和鈣, 不僅可改善焊縫的抗裂性, 還提高其抗晶間腐蝕能力。

     

      (8) 提高鋼和合金的高溫抗氧化性能,稀土元素在FeCrAl合金中大部分以金屬相狀態(tài)存在, 當(dāng)合金在1300 ℃氧化時(shí), 稀土原子從固溶體及稀土金屬間化合物向氧化皮/合金基體界面或合金表面擴(kuò)散, 在表面形成含稀土的氧化皮和在合金基體表層形成含稀土內(nèi)氧化質(zhì)點(diǎn)密集區(qū), 從而導(dǎo)致了FeCrAl 合金氧化皮組織、結(jié)構(gòu)和成分的一系列變化, 最后表現(xiàn)為高溫實(shí)驗(yàn)使用壽命的提高。

     

      (9)稀土元素可通過細(xì)化鑄態(tài)組織而稍稍提高鑄鋼的室溫強(qiáng)度。鋼中合金化稀土量與強(qiáng)度呈線性關(guān)系, 對(duì)于FeCrAl 合金, 由于添加稀土和稀土在高溫下的內(nèi)氧化, 內(nèi)氧化質(zhì)點(diǎn)的彌散強(qiáng)化將提高合金基體的強(qiáng)度。

     

      發(fā)展稀土鋼不但可以促進(jìn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)升級(jí),還可以實(shí)現(xiàn)稀土元素的綜合利用,促進(jìn)稀土行業(yè)健康發(fā)展。專家建議加大稀土鋼研發(fā)力度,呼吁政府提供相應(yīng)的政策支持,將稀土在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用工作列入到稀土產(chǎn)業(yè)調(diào)整升級(jí)專項(xiàng)。


    責(zé)任編輯:李玲珊

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