稀土材料 | 稀土钢

我国拥有丰富的稀土资源，近年来我国钢产量也达到了世界第一，但还不是钢铁强国，有些高品质、特殊用途的钢材还不能生产，需要进口。微量稀土元素在钢中可以深度净化钢液，变质有害夹杂物，改善钢的组织，提高钢的各项性能，有着不可替代的独特微合金化作用。稀土有望作为发展新世纪高强韧钢、高品质钢的重要元素，在提高钢的各项特殊性能中发挥其独到的作用。

在20世纪七八十年代，稀土在钢中应用，主要集中在变质硫化物的作用，提高钢的横向冲击性能，当时通常把这种钢叫做稀土处理钢。随着钢的洁净度越来越高，稀土在钢中合金化、微合金化和复合微合金化的作用也越来越凸显，且相继开发出了具有自主创新的稀土耐候钢、稀土重轨钢、稀土低合金钢、稀土合金钢等。后者显然不应该叫稀土处理钢。稀土在钢中变质硫化物的同时往往也发挥了合金化、微合金化作用，因此我们认为上述两种情况，应该统一称之为稀土钢是比较合理的。

早在20世纪50年代稀土在钢中应用就开始了，20世纪70年代中期，由于喷吹法（如TN法等）的出现，钙处理在钢中逐渐大量应用。没有稀土资源的西欧和日本采用钙处理取代了稀土处理。但随着稀土作用机理研究的深入以及钙处理显现的诸多弊端，如钙沸点低、蒸气压高、溶解度小，对硫化物形态不能进行彻底控制；钙不能消除铅、锑、锡、铋、砷等低熔点杂质的危害作用；钙处理设备复杂污染大；钢水中稀土能存在的浓度远比钙高；钙不具有稀土因固溶形成的合金化效果等。

20世纪90年代，美国著名冶金学者Luyckx A提出了反替代的概念。在控制钢液洁净度的条件下，稀土在钢铁工业中仍将具有不可替代的作用，稀土在洁净低合金高强高韧钢，在特殊用途合金钢种中具有广泛的应用前景。利用优势资源发展具有中国特色的稀土钢，对于提高钢材质量、开发新钢种具有重要意义。

20世纪是钢铁行业腾飞的世纪，全世界的钢产量平均年增幅为3.4％，伴随着产量的增加，炼钢技术也得到了迅速发展，新工艺新技术不断产生，尤其是最近20年，随着连铸技术和炉外精炼技术的推广和发展，钢材的质量得到显著提高，使生产低硫低氧钢成为可能。在钢材质量日益提高的今天，在新的条件下进一步了解稀土在钢中的作用及作用机理，对于更加有效地合理利用稀土资源、研制开发性能更加优异的稀土钢种具有重大意义。

稀土加入钢中，可以改善钢的凝固组织，可起到脱氧、脱硫、脱硫氧、改变夹杂物形态和组织的作用，在洁净钢中微量稀土可以深度净化钢液，稀土与钢中低熔点有害元素如P、Pb、As、Sn、Bi、Sb等反应形成高熔点化合物，降低或消除低熔点元素对钢带来的有害作用，可以有效起到微合金化的作用。

稀土能够提高钢的抗大气及耐其他介质腐蚀性能，提高钢的高温抗氧化能力，提高钢的高温强度和塑性，提高钢的韧性、耐磨性、耐蚀性、抗疲劳性能，改善焊接性能及低温性能，提高抗氢致脆性等。

进一步发展我国稀土钢需要深入掌握钢中稀土元素具有极强的化学活性，在低合金钢、合金钢中加入微量稀土元素，充分发挥稀土元素深度净化、有效变质和强效合金化作用，利用稀土与富产量合金元素的优势互补作用，用稀土这个战略元素提高钢的质量和开发稀土钢新品种，尤其是高强不锈、耐蚀、耐磨、耐热钢，把稀土的资源优势转化为钢材的品种优势和经济优势。