内蒙古科技大学王彦宇

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1、内蒙古科技大学本科生课程论文题目：稀土钢轨的应用学生姓名：王彦宇学号：1376806324专业：材料成型及控制工程班级：成型三班指导教师：摘要本文简要的分析了稀土在钢铁冶金中的应用。用稀土这个高技术材料来强化和提升钢铁传统产业，在低合金钢，合金钢中加入微量稀土，提高钢质增强国际竞争力。把稀土的资源优势转化为钢材的品种优势和经济优势，具有十分重大的意义。关键词：稀土；钢轨；微观组织；性能AbstractThispaperbrieflyanalysestheapplicationofrareearthinironandsteelmetallur

2、gy.Withtherareearthhightechnologymaterialstostrengthenandenhancethetraditionalsteelindustry,inlowalloysteel,alloysteeltoaddtracerareearth,enhancetheinternationalcompetitivenessofsteel.Itisofgreatsignificancetotransformtheresourceadvantageofrareearthintothevarietyandeconomi

3、cadvantagesofsteelKeywords:rareearth;rail;microstructure;property1稀土的分类1）轻稀土（又称铈组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆.2）重稀土（又称钇组）：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇.铈组与钇组之别,是因为矿物经分离得到的稀土混合物中,常以铈或钇比例多的而得名.稀土金属(rareearthmetals)又称稀土元素,是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称,常用R或RE表示.它们的名称和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(N

4、d)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu).它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu).2稀土在钢中的作用机理2.1微合金化作用稀土元素的微合金化作用初步认定主要是稀土原子在晶界上偏聚与其它元素交互作用，引起晶界的结构、化学成分和能量的变化，并影响其它元素的扩散和新相的成核与长大，最终导致钢组织与性能的变化。钢中稀土金属含量因不同钢种，不同冶炼方法和不同的稀土加入方法而有很大差异。稀土在钢中的含量与微合金化的直接关系，还有

5、待研究。2.2与其它有害元素的作用   一定量(量的多少还需进一步测算)的稀土可以与钢中磷、砷、锡、锑、铋、铅等低熔点有害元素相作用。一方面，稀土可以与这些杂质形成熔点较高的化合物；另一方面，还能抑制这些夹杂在晶界上的偏祈。例如，钢存在热脆性，是由于钢中有一些低熔点的金属元素，当把稀土加入钢液中，生成高熔点金属化合物，不熔于钢中而进入炉渣，起到净化作用，使钢中杂质减少，从而克服了热脆性。2.3稀土元素的脱硫、脱氧  热力学分析和大量有关钢中稀土夹杂研究表明，钢中[O]、[S]含量在一定范围内，钢液中加入稀土时，极易生成稀土的氧硫化物。当钢中

6、氧含量降至201ppm以下时、加入钢液中的稀土首先形成RE203S型夹杂物，而后形成RE3S4或RES型的硫化物，这些硫化物可能包裹在氧硫化物外围，组成复合夹杂物或稀土硅酸盐化合物，它们熔点高且非常稳定，显球状，钢液经过适当的镇静之后，这些稀土氧化物、硫化物或稀土硅酸盐化合物将从钢中排除，从而净化了钢液。稀土在钢中的作用90％是通过对硫化物形态的控制来实现的。当RE／S为2.7-3.0时，硫化物形态控制效果达到最佳状态。2.4捕氢作用   稀土能吸收大量的氢，可以制成储氢材科，稀土加到钢中，可以抑制钢中氢引起的脆性和白点。已有研究表明，稀土

7、有降低氢的扩散系数，延缓氢在裂纹尖端塑性区的富集，从而使裂纹扩展的孕育期和断裂时间延长因此，稀土有抑制钢的氢脆作用。2.5弥散硬化作用向钢液中喷吹稀土氧化物(CeO2)粉剂，可以提高钢的强度和韧性，降低脆性转变温度提高钢的持久强度。其原因是一方面CeO2可以作为结晶核的细化铸态晶粒；另一方面，弥散分布的CeO2质点可以提高晶界对位错运动的阻力。2.6变性夹杂     稀土加入钢液中生成球状稀土硫化物或硫氧化物，取代容易形成的长条状MnS夹杂，使硫化物形状得到控制，提高了钢的热塑性，特别是横向冲击韧性，改善钢材的各向异性。稀土使棱角状高硬度的

8、氧化铝夹杂转为球状硫氧化物及铝酸稀土，有利于提高钢的疲劳性能。3稀土对钢材性能的影响　　目前开发的稀土钢品种有：稀土铌重轨，高韧性压力容器用钢，45kg级桥梁板，稀土船板钢，稀土