 近年来，稀土元素因其具有独特的电子层结构而具有极强的化学活性，将其加入不锈钢中能起到净化钢液、细化晶粒和变质夹杂的作用，可提高不锈钢的机械性能和腐蚀性能，受到了国内外研究者的广泛关注。研究学者主要从稳定化元素的选择、碳和氮的控制等方面对其应用进行了研究。 瑞典的Avesta公司在耐热不锈钢中加入混合稀土，大大提高了耐热不锈钢的抗高温氧化性能和高温持久强度，从而更充分地发挥材料在高温条件下应用的潜能，减少贵重金属的消耗。如他们研制出的253MA钢，Cr含量21%左右，Ni含量11%左右，其高温抗氧化性能达到0Cr25Ni20钢水平的同时，持久强度高出0Cr25Ni20钢20%～ 40%，353M A钢Cr含量25%左右，Ni含量35%左右，其高温抗氧化性能优于0Cr25Ni20，接近Inconel601水平。我国冶金工作者在稀土不锈钢领域也做了许多应用研究工作，取得了不少应用研究成果，本文就稀土在目前不锈钢市场占主导的奥氏体不锈钢的应用研究作简要综合评述。 1.稀土元素对奥氏体不锈钢腐蚀性能的影响 早在20世纪80年代钢铁研究总院就开展了稀土元素对SS2353、SS2562商品奥氏体不锈钢耐点蚀性能的研究。稀土含量范围在0.01%～0.07%(质量分数) ，全部试样经固溶处理，浸渍点蚀试验按ASTM- 48标准方法，采用动点位扫描技术测定点蚀电位。研究结果表明，硫含量对耐点蚀性能有强烈影响，同时发现，并非所有夹杂物都对诱发点蚀有贡献，只有硫化物才与点蚀有密切关系，大多数点蚀都起源于基体/硫化物的内界面，而且硫化物尺寸因子对点蚀也很敏感。稀土元素通过变性，使长条硫化物变成球状且细化，可以降低钢中硫化物的有害作用，并根据当时研究钢的洁净度推荐了合适的RE /S比值。图1示出了Ce对316L不锈钢轧材耐孔蚀电位的影响，合适的Ce含量可提高其耐孔蚀性能。
在抗晶间腐蚀性能研究中发现，由于稀土元素在晶界上均匀分布，抑制了晶界上有害夹杂物的析出，有效地净化了相界，因而抗晶间腐蚀性能明显得到提高。 2.稀土元素对奥氏体耐热不锈钢热强性能的影响 钢的持久强度主要取决于钢的组织特点及纯净度，但抗氧化较好的钢由于表面烧蚀少也有好的作用。为了排除氧化影响的因素，对Cr24Ni17N (RE)钢铸造材做的1000℃的真空持久试验结果也表明了稀土改善持久强度的效果，见表1所示。
众所周知，高温断裂、特别是高温持久断裂，一般是沿晶断裂(在铸态下亦可是沿枝晶断裂)。所以对耐热钢而言，影响热强性的关键是晶界强度。对Cr24Ni7N( RE) 1000℃的真空持久断口用离子探针方法进行了断口表面(即晶界面)稀土的深度分析，结果如图2所示。随着溅射时间的增长，远离断口表面(晶界面)稀土含量明显降低，说明稀土富集于晶界。
稀土元素La 和Ce 的原子半径远比Fe大，它们溶解在铁中将会产生较大的点阵畸变能: 根据溶质原子平衡偏聚理论，将会使它们偏聚在晶界上，这在试验结果中得到了证实。国内外的研究也发现稀土元素偏聚在钢的晶界上。晶界上偏聚的稀土，趋于占据晶界中的空位和畸变区，这样有可能降低基体原子的晶界扩散速率，使由扩散控制的晶界滑动受到阻碍，从而促使晶界裂纹不易形成，晶界得到强化。稀土净化了晶界，减少了晶界的杂质元素，改善了钢的热塑性，使晶界裂纹尖端的应力集中容易因形变而松弛，裂纹难于扩展，从而延长了断裂寿命。 结语 通过对上述已取得研究成果的分析可知稀土在奥氏体不锈钢中的应用前景是非常广阔的。我国目前正处在不锈钢生产和消费的快速发展的重要时期，不锈钢将是我国冶金工业重点发展的品种之一，也是我国钢铁工业产品结构调整的重点之一。作为稀土资源的大国，开发具有我国资源特色新型高品质稀土不锈钢，把稀土的资源优势转化为不锈钢钢材的品种优势和经济优势，对综合利用优势资源具有十分重要的战略意义。 |
|
|
