钢中添加稀土对提高铸坯和钢材性能具有重要作用,经稀土处理的汽车大梁钢板的横向冲击韧性可提高50%以上;无缝钢管的耐腐蚀性能可提高60%。最常见的稀土产品有稀土硅合金和混合稀土金属丝两类。究稀土在钢中的作用主要是:
1、净化基体的作用
由于稀土金属的化学性质非常活泼,微量稀土元素在钢液中能与氧和硫形成氧化物和硫化物而去除。研究表明,耐热钢中添加高镧混合稀土金属可起到很强的净化钢液的作用。
2、夹杂物变性处理
钢中残余的硫和氧与加入的稀土元素作用,生成球状的稀土硫化物或硫氧化物,取代长条状硫化锰夹杂,硫化物形态得到控制,提高了钢材韧性,特别是横向冲击性能,改善了钢材的各向异性。
3、微合金强化作用
1)稀土的固溶及固溶强化。稀土元素在钢液中与铁原子互溶,由于稀土原子半径比铁原子大,对固溶体能起到强化作用,能使耐候钢磷的宏观偏析及在晶界上的偏聚减少,使磷的分布更加均匀。
2)影响相变和改善组织。稀土能影响钢的相变温度、马氏体和残余奥氏体分解等。例如,在5CrMnMo钢中加入稀土元素后,可使钢的奥氏体晶粒细化,从而减少钢的热疲劳裂纹,提高钢的热疲劳抗力。
3)影响杂质元素的溶解度。稀土能降低碳、氮的活度,增大碳、氮的溶解度,使它们不能进入内应力区或晶体缺陷中去;还能影响碳化物的形态、大小、分布、数量和结构。