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稀土钢
我国稀土钢
产业的发展
稀土在钢铁
中的应用
稀土在钢中
应用的理论
基础
稀土对钢组
织和性能的
影响
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1、我国稀土钢产业(chǎnyè)的发展
在钢的冶炼中应用稀土是我国推广稀土应用最早的领域之一。通过冶金工作者40多年的努力(nǔlì),我国已研制出稀土耐热钢、稀土耐磨钢、稀土耐腐蚀钢和稀土高强度低合金等钢种。
我国稀土钢的产量由1985年的11万吨增长到1999年的80万吨,品种己发展为80多个,为国家创造了巨大的经济效益和社会效益。
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仅武钢一家,“八五”期间就生产了160万吨稀土钢,创造(chuàngzào)、,节约外汇5000万美元。2002年全国稀土钢产量达300万吨。
稀土钢新品种的开发取得了重大成绩。包钢、钢铁研究总院、铁道部科研院联合研制的稀土铌重轨,耐磨寿命比U74、U71Mn重轨提高50%以上,2003年通过了冶金部和铁道部的联合鉴定,成为我国重轨的主要升级换代产品。
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2、稀土在钢铁(gāngtiě)中的应用
钢铁工业一直是使用稀土最多的领域,稀土在钢中的加入(jiārù)量很少,处理工艺也较为简单,具有费用少而作用大的效果。稀土在钢铁中最重要的应用是作为钢中的添加剂和作为铸铁的球化剂:
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作为添加剂,稀土有净化、变质和微合金化作用,可减少和改善刚中所含夹杂物的数量、形态和组织结构,从而显著提高钢铁的强度和韧性,提高钢的耐高温(gāowēn)氧化性能、热加工性能耐磨性、耐蚀性。
作为球化剂,稀土能中和金属中的反球化元素,提高铸铁在高温(gāowēn)下的机械性能和耐磨性、韧性等改善铸铁质量。
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3、稀土在钢中应用(yìngyòng)的理论基础
(zuòyòng)
RE在钢液中与O、S、As、Sn、Sb、Pb等有害元素具有较强的亲合力,与这些元素生成化合物后,作为夹杂物可从钢液中排除,以达到净化钢液的目的。
如图1所示,在炼钢温度下,RE首先与钢中的氧化合生成RE2O3;然后依次是RE2O2S、RExSy以及REx(As、Sn、Sb、Yb、Bi)。表1列出了一般稀土化合物的物理特性。图2和图3形象地标出了1650℃时,RE和Ca、Mg、Ti、Mn等元素的氧化物、硫化物的标准生成自由能。
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2、稀土在钢铁(gāngtiě)中的应用
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但实际过程相当复杂,到底生成哪类化合物取决于aRE、aO和aS的不同数值以及与反应动力学有关的其它因素。
钢中稀土固溶量与RE/S比值有一定关系,当RE/S比低于1.
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RE与N在铁液中相互降低活度,在[O]、[S]含量很低的条件下,稀土有明显的控制(kòngzhì)N的作用。
仅武钢一家,“八五”期间就生产了160万吨稀土钢,创造(chuàngzào)经济效益3.
夹杂物的“形态控制”是稀土在钢中的主要作用之一。
1、我国稀土钢产业(chǎnyè)的发展
加入稀土后,磷、硫在枝晶间的偏聚减少,磷在型材钢中的偏析度约减少30%,磷在钢中的均匀分布可以使磷的作用充分发挥。
钢中夹杂物是影响钢性能的有害物质,因此在炼钢时应尽量去除。
夹杂物的“形态控制”是稀土在钢中的主要作用之一。
(1)稀土改善钢的疲劳性能。
钢中合金化稀土量(钢中除夹杂物以外相中的稀土量)与强度呈线性关系,对于(duìyú)FeCrAl合金,由于添加稀土和稀土在高温下的内氧化,内氧化质点的弥散强化将提高合金基体的强度。
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文献认为稀土能减小钢中Pb、Sn、Sb、As、P等元素的有害性。
图1稀土化合物的标准生成自由能与温度的关系
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表1钢中稀土化合物和其它一般(yībān)化合物的物性
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表2钢中稀土化合物和其它(qítā)一般化合物的物性
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