稀土金属的特性及其在钢铁中的作用
稀土材料在金属材料中的应用探索
稀土材料在金属材料中的应用探索引言稀土材料是指由第57号镧系元素到第71号镧系元素组成的一组特殊元素。
这些元素具有独特的物理和化学性质，因此在许多领域中被广泛应用。
本文将探索稀土材料在金属材料中的应用，重点讨论其在金属合金、催化剂和磁性材料等方面的应用。
稀土材料在金属合金中的应用稀土元素在金属合金中的应用主要是通过改变合金的组成和微观结构来改变其性能。
首先，稀土元素可以提高金属合金的强度和硬度。
例如，添加锰、锆或铈等稀土元素可以显著增加合金的强度，提高其耐磨性。
此外，镧系金属还可以提高金属合金的热稳定性和耐腐蚀性能。
例如，添加镧元素的镍基合金在高温下具有良好的抗氧化性能和耐腐蚀性能。
稀土元素还可以影响金属合金的晶界和晶粒的形态和尺寸。
通过控制晶界和晶粒的形态和尺寸，可以改变金属合金的力学性能和耐疲劳性能。
例如，添加钇元素可以有效抑制晶界的发展，增加合金的强度和塑性。
此外，添加钇元素还可以使晶粒细化，从而提高合金的抗疲劳性能。
因此，稀土元素在金属合金中的应用对于提高合金的性能具有重要的意义。
稀土材料在催化剂中的应用稀土催化剂是一类重要的催化剂，广泛应用于化学工业中。
稀土元素具有丰富的电子结构和多种氧化态，因此能够形成多种活性位点，从而提高催化剂的催化活性。
稀土催化剂通常是复合催化剂，由稀土元素和其他金属元素组成。
稀土催化剂具有许多独特的催化性能。
首先，稀土催化剂具有优异的低温活性。
许多反应在常规催化剂下需要高温才能进行，但在稀土催化剂的催化下，这些反应可以在较低的温度下进行，从而节约能源和降低成本。
其次，稀土催化剂具有良好的选择性。
由于稀土元素具有复杂的电子结构和多种氧化态，稀土催化剂可以选择性地催化特定的反应，从而得到高纯度的产物。
此外，稀土催化剂还具有良好的热稳定性和耐腐蚀性能，因此在高温和腐蚀性条件下仍能保持良好的催化性能。
稀土材料在磁性材料中的应用稀土材料在磁性材料中的应用是其最重要的应用之一。
稀土钢的优势及发展空间
稀土钢的优势及发展空间资料来源：一览钢铁英才网在钢中加入稀土可提高钢材质量将适量稀土加入钢中有三大作用：净化钢液、变质夹杂、微合金化。
有研究显示，稀土加入钢中可生成球状稀土硫化物或硫氧化物，取代长条状硫化锰夹杂，使硫化物形态得到完全控制，可提高钢的韧塑性特别是横向冲击韧性，改善钢材的各向异性；稀土可使高硬度的氧化铝夹杂转变成球状硫氧化物和铝酸稀土，显著提高钢的抗疲劳性能；稀土在钢中有一定的固溶量，它在晶界的偏聚能抑制磷硫和低熔点杂质铅、锡、砷、锑、铋在晶界的偏析或与这些杂质形成熔点较高的化合物，消除低熔点杂质的有害作用；稀土能够净化和强化晶界，阻碍晶间裂纹的形成和扩展，有利于改善塑性尤其是高温塑性；稀土能细化晶粒和沉淀相尺寸，溶解的稀土可改变渗碳体的组成和结构，并使碳化物球化、细化和均匀分布。
稀土既是优良的变质剂，也是一种强效微合金元素。
稀土具有捕氢性，能使钢的氢致延迟断裂性能得以改善；稀土可提高耐候钢、不锈钢的抗腐蚀性能，耐热钢的抗氧化性能和高温强度，弹簧钢、齿轮钢和轴承钢的抗疲劳性能，难变形高合金钢的热塑性，钢轨、耐磨材料的耐磨性等。
将稀土加入钢中，一般能使钢板、无缝钢管的横向冲击韧性提高50%以上，耐腐蚀性能提高50%，同时提高其他性能。
稀土钢发展空间虽然在钢中添加适量稀土能够有效提升钢材的性能质量，但目前还存在多个难题，影响着稀土钢的生产：一是目前稀土加入工艺和设备较落后。
我国稀土在钢中的应用虽然取得了较大成绩，但是钢中稀土的加入工艺和设备尚满足不了从国外引进的炼钢和炉外精炼设备高度自动化、连续化的要求。
目前，国产的老式稀土喂丝机已落后于工艺发展，须研究新一代自动化的喂丝机解决高拉速板坯连铸稀土加入工艺问题。
值得指出的是，目前国外特种钢中稀土加入工艺是保密的。
因此，攻克新的加入工艺，是发展稀土钢的重中之重。
二是稀土钢浇注时水口易结瘤。
即便用强脱氧剂如Al、Zr脱氧时，也常出现水口结瘤问题。
稀土以及稀土在钢中的应用
冶金技术新进展结课论文姓名：王旭学号： 200735826稀土以及稀土在钢中的应用1. 稀土和稀土的生产分离1.1稀土由来稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素(Rare Earth)。
简称稀土(RE或R)。
1.2 稀土分类通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土或铈组稀土;把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇称为重稀土或钇组稀土。
也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外(有的将钪划归稀散元素)，划分成三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。
1.3 稀土的生产与分离稀土市场是一个多元化的市场，它不只是一个产品，而是15个稀土元素和钇、钪及其各种化合物从纯度46%的氯化物到99.9999%的单一稀土氧化物及稀土金属，均具有多种多样的用途。
加上相关的化合物和混合物，产品不计其数。
首先从最初的矿石开采起，我们逐一介绍稀土的分离方法和冶炼过程。
1.3.1稀土选矿选矿是利用组成矿石的各种矿物之间的物理化学性质的差异，采用不同的选矿方法，借助不同的选矿工艺，不同的选矿设备，把矿石中的有用矿物富集起来，除去有害杂质，并使之与脉石矿物分离的机械加工过程。
当前我国和世界上其它国家开采出来的稀土矿石中，稀土氧化物含量只有百分之几，甚至有的更低，为了满足冶炼的生产要求，在冶炼前经选矿，将稀土矿物与脉石矿物和其它有用矿物分开，以提高稀土氧化物的含量，得到能满足稀土冶金要求的稀土精矿。
稀土矿的选矿一般采用浮选法，并常辅以重选、磁选组成多种组合的选矿工艺流程。
1.3.2稀土冶炼方法土冶炼方法有两种，即湿法冶金和火法冶金。
稀土在钢中的作用
稀土在钢中的应用1 概况稀土，系指元素周期表中第ⅢB族镧系元素以及与镧系元素在化学性质上相近的钪和钇，共计17种元素。
是芬兰学者加多林(Johan Gado1in)在1794年发现的。
当时在瑞典的矿石中发现了矿物组成类似“土”状物而存在的钇土，且又认为稀少，便定名为“稀有的土”(Baxe Earth)。
此后，又陆续发现了与此同类的多种元素，总称为稀土。
但后来研究发现，稀土在地壳中的丰度要比人们想象的多得多。
如铈比锡多得多，钇也比铅多，即使丰度最少的稀土元素也比铂族元素多，说明稀土并不稀少。
也不是“土”，全部是金属元素。
我国稀土资源丰富，为世界上其它任何一个国家所不及。
现己探明的工业储量为3600万吨，约占全世界总量的80％，且品种繁多，分布集中。
其中包头市白云鄂博矿山的储量就占了全国储量的95％以上。
所以才有了“世界稀土在中国，中国稀土在包头”之说。
现在包钢每年采出的稀土矿石量为230万吨-250万吨，这一部分矿石中多数稀土品位都比较高，能达到7.25％以上。
经过几十年的研究开发，生产技术不断完善，生产规模不断扩大。
现已形成了年产稀土精矿6万吨，稀土合金1.5万吨、湿法稀土产品折合氧化物5800吨的83个品种、195种规格的世界最大的稀土矿产品生产基地。
包钢虽然有很丰富的稀土资源，但在稀土处理钢的品种及处理效果等方面，与武钢、济钢、本钢等相比还有很大差距。
如何把稀土的资源优势变成经济优势，还需进一步研究和开发。
2 稀土在钢中应用的现状近几年来国内外的钢铁生产实践表明，钢经过稀土处理，可对钢的性能产生一系列的作用。
现在我国用稀土处理钢有80多个品种，年产量达60万吨，预计2002年全国稀土钢产量达300万吨。
包钢是稀土之乡，稀土处理钢也开发了一些，但只占包钢钢产量的0.5％。
因此大力开发应用稀土资源，进行稀土钢的开发及应用研究，应提到日程上来。
包钢研究稀土在钢中的应用始于60年代。
当时稀土当作灵丹妙药，认为无论放到哪种钢里都有作用，甚至提出过“以稀土代替镍、铬”的口号，到70年代中期，对稀土在钢中的应用出现了两种截然不同的见解，一种意见认为稀土在有些钢中作用很明显，应该继续进行试验研究；另一种意见则认为，稀土对含硫较高的钢有一些作用，但是随着生铁含硫量的降低，稀土这一作用将逐渐消失，因此稀土处理钢是没有前途的。
稀土元素在金属材料中的作用与机理
稀土元素在金属材料中的作用与机理【摘要】稀土元素作为一种重要的新能源技术材料,在当今的研究开发中有着十分重要的意义,尤其是在建筑、工业、金属材料的运用中有着非常重要的作用。
通过稀土元素技术的综合应用,并充分考虑在当前社会环境中的整体模式,稀土元素成为一种战略元素,既是高新技术的生长点,也是新材料的宝库,在工业生产中发挥着越来越大的作用。
本文将围绕稀土元素的整体概念进行分析,并概述稀土元素在金属材料中的作用,从多方面考究稀土元素在金属材料中的机理,更好的发挥稀土元素的整体效能。
【关键词】稀土元素金属材料作用机理稀土元素在当前新能源技术的发展中有着重要的作用,尤其是在金属材料的运用中能有效降低硫含量,并且能彻底改变杂物形态。
在稀土元素的整体作用分析中,通过技术的改进措施,充分发挥稀土元素在金属材料中的净化作用、吸收作用等,形成整体的机理及功能运用模式。
因此,要整体分析稀土元素与金属材料的融合性,在整个技术运用的过程中,通过对稀土元素在金属材料中的机理的全面分析,尤其是突出在化学效应、作用发挥等多方面的整体机能,更好的推动稀土元素的作用。
在实际的操作过程中突出稀土元素的化学原理,构建更为有效的稀土元素运用机制,形成高标准的机理效能,充分发挥在金属材料中的作用。
1 简述稀土材料的整体概念1.1 概念分析稀土是历史遗留下来的名称。
稀土元素(Rare Earth Element)是从18世纪末叶开始陆续发现,当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。
稀土一般是以氧化物状态分离出来的,很稀少,因而得名为稀土(Rare Earth,简称RE或R)。
稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),以及与镧系的15个元素密切相关的元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素,称为稀土元素。
稀土在钢中的应用
稀土在钢中的应用朱兆顺张建武钢集团鄂钢公司技术部，湖北省鄂州市 436002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。
关键字：稀土，微合金化，弥散硬化，稀土铌重轨1.稀土的分类根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质，以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征，十七种稀土元素通常分为二组。
轻稀土（又称铈组）包括：镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)。
重稀土（又称钇组）包括：铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钪(Sc)、钇(Y)。
2.稀土金属的某些物理特性表1元素原子量离子半径(埃)密度(克/厘3)熔度(℃)沸点(℃）氧化物熔点(℃)比电阻欧姆厘米106R3+离子磁矩(波尔磁子)La 138.92 1.22 6.19 9205 4230 2315 56.8 0.00 Ce 140.13 1.18 6.768 8045 2930 1950 75.3 2.56Pr 140.92 1.16 6.769 9355 3020 2500 68.0 3.62 Nd 144.27 1.15 7.007 10245 3180 2270 64.3 3.68 Pm 147.00 1.14 －－－－－ 2.83 Sm 150.35 1.13 7.504 10525 1630 2350 88.0 1.55～1.65 Eu 152.00 1.13 5.166 82610 1490 2050 81.3 3.40～3.50 Gd 157.26 1.11 7.868 135020 2730 2350 140.5 7.94Tb 158.93 1.09 8.253 1336 2530 2387 －9.7Dy 162.51 1.07 8.565 148520 2330 2340 56.0 10.6 Ho 164.94 1.05 8.799 1490 2330 2360 87.0 10.6Er 167.27 1.04 9.058 1500～1550 2630 2355 107.0 9.6Tm 168.94 1.04 9.318 1500～1600 2130 2400 79.0 7.6Yb 173.04 1.00 6.959 8245 1530 2346 27.0 4.5Lu 174.99 0.99 9.849 1650～1750 1930 2400 79.0 0.00Sc 44.97 0.83 2.995 1550～1600 2750 －－－Y 88.92 1.06 4.472 1552 3030 2680 －－3.稀土的用途由于稀土元素的特殊性质，决定了稀土的用途。
稀土在冶金行业中的应用
稀土在冶金行业中的应用您好欢迎来到阿里巴巴稀土在冶金行业中的应用2011/08/1011:371.1稀土在冶金工业中的应用稀土在冶金领域应用已有30多年的历史目前已形成了较为成熟的技术与工艺稀土在钢铁、有色金属中的应用是一个量大面广的领域有广阔的前景对国民经济建设具有重要意义。
一、稀土在钢中的应用稀土在钢中的应用有近30年的历史经过对稀土金属在钢中作用规律和机理的研究搞清楚了稀土在钢中的作用通过添加工艺方法的实验研究掌握了稀土加入的工艺条件、添加稀土金属的品种和加入量。
至八十年代末期稀土在钢中的应用已没有技术方面的障碍。
我国稀土钢产量从1985年的11万吨增长到1997年的近60万吨品种80多个。
仅武钢一家quot八五quot期间就生产了160万吨稀土钢创造经济效益3.2亿元会效益18.3亿元节约外汇5000万美元。
稀土加入钢中可起到脱氧、脱硫、改变夹杂物形态等净化和变质作用在某些钢中还能有微合金化的作用稀土能够提高钢的抗氧化能力高强度和塑性、疲劳寿命、耐腐蚀性及抗裂性等。
1.稀土加入钢中的主要作用净化作用:钢中加入稀土可以置换钢中可能生成的硫化锰、氧化铝和硅铝酸盐夹杂物中的氧与硫形成稀土化合物。
这些化合物中有部分从钢液中上浮进入渣中从而使钢液中的夹杂物减少钢液得到净化这就是稀土对钢的净化作用。
细化组织:由于稀土在钢中同夹杂物反应生成的稀土化合物熔点较高在钢液凝固前析出这些细小的质点可作为非均质形核中心降低结晶过程的过冷度因此不但可以减少偏析还可细化钢的凝固组织。
对夹杂物的形态控制:钢中加入稀土后硫化锰将被在高塑性变形能力较小的稀土氧化物或硫化物取代这些化合物在轧制过程中不随钢一起变形仍保持为球状它们对钢的机械性能影响较小所以钢中加入稀土可以提高钢的韧性改善钢的抗疲劳性能。
在耐大气腐蚀钢中加入稀土使钢的内锈层致密而且与基体的结合力变强不易脱离可以阻止大气中O2和H2O的扩散从而降低了腐蚀速度加稀土的钢的耐腐蚀性比不加稀土的钢提高0.32.4倍。
稀土在钢中的应用及需注意的一些问题(1)
化合物
氧化物 Ce O Ce2 O3 La 2 O3
N d2 O3 P r2 O3 A l2 O3 Ca O 硫化物
CeS Ce2 S3 LaS La2 S3 NdS N d2 S3 P r2 S3 MnS 硫氧化物 Ce2 O2 S La2 O2 S N d2O 2 S P r2O 2 S 氮化物
虽 然早 在 200年 前 就发 现 了 RE 元 素 , 直到 1920年德国 人才首先在生 铁中加入 RE。 1922年 Gillet H W 开始在钢中试验 ,发现 RE元素能改变 夹杂物形态 [2 ]。 50年代初美国等开始大规模在钢中 应用 RE。 Ca rpenter公司在不锈钢中加混合 RE金 属 ,显著地改善了钢的热加工性能 ,钢的成材率提高 5% 。稀土在铸钢中的应用是因为它解决了装甲铸钢
earth compounds
第 4期 李春龙: 稀土在钢中的应用及需注意的一些问题
3
表 2 钢 中稀土化合物和其它一般化合物的物性 Table 2 Physical properties of rare earth compounds
and other common compounds in steel
RE in rail steel
钢种
钢中 [ S] /%
脱硫率 /%
钢中 [O ] /× 10- 6
脱氧率 /%
U 74
0. 019
-
பைடு நூலகம்
24
-
U 74RE 0. 0167
12. 11
13
45. 83
BN b
0. 018
-
13
-
BN bR E 0. 0163
13. 89
稀土金属的物化性质及其应用研究
稀土金属的物化性质及其应用研究稀土金属是指自镧系（La）至镥系（Lu）14个元素的总称，包括镧、铈、铕、钐、钆、铽、镝、鉴、铒、铥、镱、钇和镥。
这些元素具有相似的物理化学性质，且在地壳中的含量较低，因此被称为稀土金属。
近年来，由于其特殊的物化性质，稀土金属在许多领域得到了广泛的应用。
稀土金属的物理性质主要有以下几个方面：1. 原子半径较小：稀土金属原子半径比铁、铜等常见金属小，因此在同样的体积下，稀土金属的原子数比常见金属的多，从而导致了稀土金属的密度比常见金属大。
2. 电子结构稳定：稀土金属的电子结构比较稳定，因此能够在高温下保持其磁性和光学性质等特性。
3. 磁性：镧系元素具有较强的磁性，它们的电子轨道结构及磁性行为主要受到f电子影响。
4. 光学性质：稀土金属具有良好的光学性质，特别是在近红外光谱和可见光谱方面具有很强的吸收和荧光能力，因此被广泛应用于光电材料、荧光材料等领域。
稀土金属的化学性质也有其独特之处：1. 活泼度：稀土金属的反应活性相对较高，与许多非金属元素（如碘、氯、氢等）和许多有机化合物可以发生反应，因此应用领域较广。
2. 化合物稳定性：稀土金属的化合物具有高度的稳定性和配位原子数的多样性，因此在催化、电池、复合材料等领域中具有广泛应用。
稀土金属的应用研究在各领域都有所涉及，下面我们就来介绍几个比较典型的应用。
1. 催化剂：稀土金属的催化作用主要是与其氧化物形成的稀土系物质有关。
近年来，结构复杂的有机化合物的合成在化学合成领域中已经成为越来越重要的研究方向。
然而，使用传统的催化剂在这些反应中往往效果不佳。
稀土金属催化剂的研究发现其有效促进反应的进行，因此在新化学物质合成中具有潜在的应用前景。
2. 电子材料：稀土金属催化剂的研究得到很好的发展，使得稀土金属作为电子材料的应用也越来越广泛。
稀土金属电子材料一方面具有磁学性质和电学性质，另一方面也具有光致发光、激光功效、触发性质、潜在化学性质和热性能等特点，具有很好的应用前景。
稀土元素在钢中的作用
稀土元素在钢中的作用
稀土元素在钢中的作用主要体现在以下几个方面：
1.提高钢的力学性能：稀土元素能够进一步提高钢的强度、韧性、塑性和断裂韧性，使得钢材具有更好的机械性能。
2.改善钢的耐磨性：稀土元素能够使钢材具有更好的耐磨性，特
别是在高温、高压等恶劣环境下的使用条件下，稀土元素能发挥更为
显著的作用。
3.优化钢的组织结构：稀土元素能够优化钢材的组织结构，增加
非金属夹杂物的形核和阻遏，减少钢中晶界的裂纹和缺陷，提高钢的
整体性能。
4.促进钢的加工性能：稀土元素能够使钢材加工时的塑性能够得
到明显提高，从而可以更好地进行冷、热加工等工艺过程。
因此，稀土元素在钢中的作用是非常重要的，它们能够提高钢材
的力学性能、耐磨性、组织结构和加工性能，为钢材的应用提供了坚
实的基础。
稀土硅铁合金的用途
稀土硅铁合金的用途
稀土硅铁合金的用途
稀土硅铁合金是一种将稀土元素和硅铁混合制成的铁合金，通常含有15-25%的稀土元素和60-75%的硅铁。
这种合金有很广泛的用途，也是最为常见的稀土合金之一。
以下是它在工业和冶金方面的常用用途。
1. 耐火材料制造
稀土硅铁合金中的稀土元素可以提高材料的抗氧化性、耐高温性和耐腐蚀性。
因此，它被广泛用于生产耐火材料，如转炉衬、高温窑炉衬等。
2. 钢铁冶炼
稀土硅铁合金是一种很好的脱氧剂和合金化剂。
它可以将铁水中的氧化物还原为金属铁，同时提高钢中的硅含量。
这使得钢更加均匀、强韧和耐腐蚀。
3. 增强铝合金的强度和耐蚀性
稀土硅铁合金可以作为铝合金的添加剂，提高合金的强度和耐蚀性。
这使得铝合金可以用于更加苛刻的环境中，如飞机、汽车和船舶的制造。
4. 电子工业
稀土硅铁合金中的稀土元素还具有很好的磁性和光电性能，因此被广泛用于电子产品的制造。
如电视机、计算机、手机等。
5. 其他用途
稀土硅铁合金在陶瓷、玻璃、塑料、橡胶等领域也有应用。
例如，稀土硅铁合金可以作为六价铬的还原剂，用于制造金属铬。
总之，稀土硅铁合金的用途非常广泛，在不同的领域都有相应的应用。
因此，在现代工业和冶金生产中，这种合金发挥着重要的作用。
稀土元素在钢中的作用
稀土元素在钢中的作用一，概述一般所说的稀土元素，是指元素周期表中原子序数为57-71的镧系元素。
由于这些元素大都在矿石中共生的，而且化学性质也很相似，所以归为一类，在钢号中均用“R”表示。
稀土元素的外层电子结构相同，所以它们的化学性能极为相似，不易用一般的化学方法分离。
但其内层的电子结构不同，以致在物理性能方面引起一定的差异，而有其各自的特性。
稀土元素是很好的钢中脱硫去气剂；可用于清除其它如砷、锑、铋等有害杂质；可以改变钢中夹杂物的形状和分布情况，从而改善钢的质量。
稀土元素加入高合金的不锈耐热钢和电热合金中，可以改善钢和合金的铸态组织，从而改善其热加工性能并提高其使用寿命。
二，稀土元素对钢的组织及热处理的影响1.对组织的影响稀土元素在钢中的作用主要有两个方面，一是净化作用；一是合金化作用。
从后一作用出发，要想稳定稀土在钢中的效果，必须稳定稀土的钢中的实际含量。
研究表明，稀土在钢中有的呈夹杂物形态存在，有的分布在碳化物和固溶体中。
显然，这些不同的存在形态将对钢的性能产生不同的影响。
根据理论与实际分析，其中起有效合金化作用的为存在于碳化物及固溶体中的稀土。
如果保证在此两相中的稀土含量使之稳定和得到控制，就可以保证稀土的合金化效果。
根据试验结果，控制钢中稀土的合金化的有效部分的主要因素有以下几个方面：（1）脱氧制度的影响：采用强扩撒脱氧剂的试验用钢，固溶体中有稀土存在，而夹杂物中的稀土则比采用弱扩散脱氧剂时为低。
（2）钢中稀土总量的影响：当钢中稀土总量较高时，固溶体中大都有稀土存在，而稀土总量较低时，发现固溶体中稀土含量极为微少。
（3）钢液温度的影响：随着稀土加入温度的升高，夹杂物中的稀土（占三相稀土总量的）百分比随之增加，而碳化物中的稀土百分比则随之降低；反之，在温度较低的情况下，碳化物中的稀土百分比则明显地增加。
稀土对钢晶粒度的影响，由于钢的化学成分和工艺的不同以及加入稀土的种类等不同而有较大的差别。
稀土金属冶炼技术综述
稀土金属的重要性
战略地位
稀土金属是现代工业和科技发展不可或缺的战略资源，对国家安 全、经济发展和科技进步具有重要意义。
应用领域
稀土金属在电子、能源、环保、新材料等领域具有广泛的应用，如 永磁材料、发光材料、储氢材料等。
资源稀缺性
稀土金属在地壳中的含量较低，且分布不均，因此需要高效、环保 的冶炼技术来提高资源利用率。
稀土金属冶炼技术 综述
汇报人：可编辑 2024-01-06
目 录
• 引言 • 稀土金属的特性 • 稀土金属的冶炼技术 • 冶炼技术的比较和选择 • 冶炼技术的未来发展
01
引言
目的和背景
目的
综述稀土金属冶炼技术的历史发展、现状、未来趋势以及应用领域。
背景
随着科技的发展，稀土金属在电子、能源、环保、新材料等领域的应用越来越广泛，对稀土金属的需 求量不断增加。因此，提高稀土金属冶炼技术，降低生产成本，提高资源利用率，是当前的重要任务 。
熔盐电解法
利用高温熔盐作为电解质进行电解，具有高效、 低耗、环保等优点，是未来研发的重要方向。
化学气相沉积法
通过化学反应将稀土元素以气态形式沉积为固态 材料，具有制备纯度高、节能环保等优点。
3
生物冶金技术
利用微生物的生物催化作用，实现稀土元素的富 集和分离，具有资源利用率高、环境友好等优点 。
技术改进的方向
其他冶炼技术
总结词
包括萃取法、离子交换法等其他提取稀 土元素的方法。
VS
详细描述
除了火法、湿法和电解法外，还有萃取法 、离子交换法等其他提取稀土元素的方法 。这些方法具有不同的优缺点，适用于不 同的矿石类型和生产需求。
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冶炼技术的比较和选择
稀土元素在钢中的作用及对钢性能的影响
稀土元素在钢中的作用及对钢性能的影响作者：魏可媛来源：《中国集体经济》2011年第08期摘要：文章阐述了稀土在钢中的作用机理主要有净化作用、变质作用和合金化作用，总结了稀土对钢性能及组织的影响和稀土的加入方法，充分发挥稀土作用，提高钢材质量，把我国的稀土资源优势转化为经济优势。
关键词：稀土；作用机理；性能稀土在传统钢铁领域中的应用，自20世纪60年就已经成为一个活跃的课题，一直以来越来越受到人们的关注，也一直存在争议。
国内外的研究者都做了大量的理论研究、实验研究和应用研究。
我国是世界RE资源大国，RE贮量和产量都远远大于其他国家，如何在钢中更好地利用这部份资源显得尤为迫切。
一、稀土元素在钢中的作用（一）净化作用微量稀土在钢中的净化作用主要表现在：可深度降低氧和硫的含量，降低磷、氢、砷、锑、铋、铅、锡等低熔点元素的有害作用，主要是可以抑制这些元素在晶界上偏聚，有净化晶界的作用，或可以与这些杂质形成熔点较高的化合物而析出排除。
后者应在稀土脱氧、脱硫之后，稀土加入量较高的情况下发生。
当稀土加入量较高时，稀土在脱氧、脱硫之后，它将会与钢中的铅、锡、砷、锑、铋等低熔点金属元素交互作用，形成熔点较高的化合物，降低低熔点金属元素的有害作用，还有一部分形成稀土夹杂物从钢液中排除，从而净化钢液。
在低碳钢中，当（[RE]+[As]）/（[O]+[S]）≥6.7即出现脱砷产物；加稀土后消除了钢的Pb脆，观察到Ce2Pb球状夹杂物；在低氧硫工业纯铁中加入少量的稀土与锑反应，并使聚集在晶界的锑转移到晶内，减少锑在α-Fe晶界上的偏析。
（二）变质作用在含有少量锰、并用铝脱氧的镇静钢中，硫化物通常以对钢的性能危害最大的第Ⅱ类形式分布在晶界。
未加入RE前，钢中夹杂物主要是长条状的MnS和少量串状的Al2O3和铝酸盐，加入RE后，形成高熔点的在晶内任意分布的球形夹杂，取代了沿晶分布的第Ⅱ类硫化物和串状Al2O3。
这种变性了的夹杂物的成份和分布取决于RE/S值和钢中的[O]及其他合金元素的含量。
稀土材料在冶金工业中的应用前景
稀土材料在冶金工业中的应用前景引言稀土材料是指由稀土元素组成的复合材料。
稀土元素具有特殊的化学与物理性质，使得稀土材料在许多领域具有广泛的应用。
本文将重点探讨稀土材料在冶金工业中的应用前景。
稀土材料的特性高强度和耐腐蚀性稀土材料具有较高的强度和耐腐蚀性，这使得它们在冶金工业中具有重要的应用前景。
稀土材料可以用于制造高温和腐蚀环境下的各种工具和设备，例如高温合金、耐酸耐碱设备等。
超导性一些稀土材料具有超导性，即在低温下电阻为零。
这些材料在冶金工业中可以应用于制造超导磁体，用于磁性材料的制备和处理，提高冶金工业中磁性材料的性能。
磁性和光学性质稀土材料还具有特殊的磁性和光学性质。
这些性质使得稀土材料在制备和处理磁性材料、光学材料以及传感器等方面具有潜在的应用前景。
稀土材料在冶金工业中的具体应用制备高温合金稀土材料可以用于制备高温合金，以提高合金的高温强度和耐腐蚀性。
稀土元素与其他金属元素形成复合，通过改变比例和结构，可以调节合金的机械性能和化学性能，使其适应不同的高温工作环境。
耐酸耐碱设备稀土材料的耐腐蚀性使其成为制造耐酸耐碱设备的理想选择。
稀土材料可以用于制造化工设备、石油设备以及其他需要耐腐蚀性能的设备。
稀土元素的特殊电子结构和结晶结构使得稀土材料具有优异的耐腐蚀性能。
超导磁体一些稀土材料具有超导性，可以用来制造超导磁体。
超导磁体在冶金工业中广泛应用于磁性材料的制备和处理。
稀土材料的超导性可以提高磁性材料的性能，增强其磁场稳定性和磁场强度。
光学材料稀土材料具有特殊的光学性质，使其在制备光学材料方面具有潜在的应用前景。
稀土材料可以用作激光器材料、荧光粉材料等。
稀土材料的光学性质可以调节和控制，以满足不同的光学应用需求。
传感器稀土材料的特殊的磁性和光学性质使其在制备和应用传感器方面具有潜力。
稀土材料可以用于制造磁传感器、光传感器以及其他类型的传感器，用于检测和测量不同的物理和化学量。
稀土材料应用前景的展望稀土材料在冶金工业中的应用前景广阔。
iData_稀土元素在钢中的作用及对钢性能的影响_马杰
稀土元素在钢中的作用及对钢性能的影响马 杰,刘 芳(西安建筑科技大学冶金工程学院,陕西西安710055)摘 要:近年来稀土在钢中的作用受到越来越广泛的重视,只有掌握稀土在钢中的作用规律,才能更好的控制钢的性能、优化钢的质量。
阐述了稀土元素在钢中的作用机理主要有净化作用、变质作用、细化晶粒、微合金化作用,并结合生产实践和科学研究,总结了稀土对钢性能的影响。
关键词:稀土元素;作用机理;性能影响中图分类号:T F704.2 文献标识码:A 文章编号:1001-1447(2009)03-0054-03Application of rare earth element in steel and its influence on steel propertiesM A Jie ,LIU Fang(Schoo l of M etallurg ical Engineering,Xi an University of Architectur e and T echnolo gy,Xi an 710055,China)Abstract:In recent years,mor e attention has been paid to the function of rare earth element in steel.It is necessary to understand deeply the mechanism o f rare earth in steel so as to contr ol the process o f steelmaking and to achieve better steel quality.This paper describes the m echanism o f rare earth elem ent in steel,including purification,mo dification,grain refinem ent and micro -allo bined scientific research w ith production prictice,the effects o f rare ear th on the properties of steel are summarized.Key w ords:rar e earth element;mechanism;perform ance influence 作者简介:马 杰(1958-),男,副教授,主要从事钢铁冶金新技术的研究.有关稀土在钢中的作用,国内外冶金学者做了大量的研究工作,取得了非常重要的成果,并成功地应用于重轨、耐候等钢种的大生产中。
为什么要向钢铁中加入稀土元素？
为什么要向钢铁中加入稀土元素？在元素周期表上，差不多每个元素个占一格，只有两个元素例外，“镧”系元素和“锕”元素各五十个，分别挤在一个格子里。
镧系又称稀土族，是元素中的一个大家族，共有兄弟十五人，它们的名字叫做：“镧，铈，镨，钕，镨、钷，钐，铕，钆，铽，镝，钬，铒，铥，镱，镥”。
它们的面貌和性格都很相像，而且团结得很紧，在矿物中，它们都是蹲在一起的，因此在周期表中，他们也挤在一个格子里。
另外还有两位稀土家族的亲戚，它们叫做“钪和钇”，虽然在周期表上，它们另有座位，但在矿物中，它们却常常和稀土家族在一起。
因此人们也常常把它们看成稀土族的一家。
稀土族早在1794年就被发现了，但是在150多年来，它们一直是默默无闻的，因为人们没有发现他们有多大的用途。
在第二次世界大战时期，开始把它们加入钢铁中，才显现出它们的作用，现在它们的应用范围也越来越广泛了。
如果你能把稀土族元素加入钢铁中的方法和数量掌握准确，那么，它们几乎到处都能显现出良好的作用。
改善钢铁材料的才能，所以有人把它们称之为钢铁中的“维他命”。
球墨铸铁中加入稀土族元素，耐磨性能极好，韧性又高，又能耐疲劳，可以代替钢铁制造机器。
耐酸铸铁本来最容易产生气孔，加入稀土族元素后，可以消除气孔，废品率大大的降低了，耐酸性能也能提高好几倍。
碳素钢中含磷量高了，在温度低时就容易发脆，但要是加入稀土族元素，低温脆性就消除了，磷反而提高了钢的强度和耐腐蚀性能。
稀土族元素把磷的性质改造好了。
一块合金结构钢板，纵横两个方向的冲击韧性本来就有较大的差别。
加入稀土族元素以后，横向韧性提高了，方向上的差别也变得很小了，使用的效率也好得多了。
超高的强度结构钢，本来就是不易焊接的，加点稀土族元素后，焊接性能显著地改善了。
滚珠刚和工具钢的硬度都很高，但塑料性和韧性却比较差，这是个缺点，加点稀土族元素后，两性能都有提高，使用的寿命更长了。
不锈耐热钢本就难于加工，加点稀土族元素后，不但变得容易加工了，还能再高温下的抗氧化性显著加强。
稀土金属的用途
稀土金属的用途
稀土金属是指在地壳中含量极少的17种金属元素的总称。
它们具有独特的物理、化学和磁学性质，广泛应用于现代技术和工业领域。
以下是稀土金属的具体用途：
1. 稀土永磁材料
稀土永磁材料是稀土金属最主要的应用之一。
它们具有高磁能积、高矫顽力、高抗腐蚀性和耐高温等特点，在电子、通讯、汽车、医疗器械等行业中得到广泛应用。
2. 新能源材料
稀土金属在新能源材料领域也有着广泛应用。
稀土元素可以用于制造太阳能电池、风力发电机、燃料电池等产品，提高其能量转换效率。
3. 光电显示材料
稀土金属是制造彩色显示器的重要原材料。
它们可以用于制造荧光粉、光纤、激光等，提高显示屏的颜色饱和度和亮度。
4. 稀土金属催化剂
稀土金属可以作为催化剂用于化学反应中，如汽车尾气净化、石油炼制、化学合成等。
稀土金属催化剂可以提高反应效率，降低能源消耗和污染排放。
5. 稀土光源
稀土金属可以用于制造LED照明灯、荧光灯等光源产品。
稀土光源具有高效、长寿命、色彩丰富、环保等优点，是未来照明市场的主流。
6. 稀土医药
稀土金属在医药领域中也有广泛应用。
稀土元素可以用于制造医用激光、核医学药物、诊断试剂等，提高医疗技术水平和治疗效果。
7. 稀土冶金
稀土金属在冶金领域中也有重要应用。
稀土元素可以用于炼钢、铸造、电解铝、镁合金等方面，提高金属材料的强度、延展性和耐腐蚀性。
稀土金属在现代工业和科技领域中扮演着重要角色。
稀土元素的应用范围越来越广泛，为人类社会的发展和进步做出了重要贡献。
稀土在钢铁及有色金属中的应用充满希望
稀土在钢铁及有色金属中的应用充满希望近年来，我国经济持续稳定、健康增长，同时带来的是对资源的需求亦日益迫切，我国已成为钢铁、材料需求大国。
作为稀土资源丰富的国家，合理开发和利用稀土，进一步研究和探索稀土在钢铁及有色金属的应用，是十分必要和及时的。
稀土元素是典型的金属。
在17个稀土元素中，按金属的活泼次序排列，由钪、钇、镧递增，由镧到镥递减，镧元素最活泼。
稀土元素可以和氮、氢、碳、磷等发生反应。
可广泛地应用到钢铁和有色金属中。
一、稀土在钢铁中的应用1.稀土在钢中的应用稀土真正应用于钢是在第二次世界大战期间，因战争而大量的需求，人们发现稀土元素加入钢中，可提高钢的性能。
也就是在冶炼钢的时候，如果加入稀土元素的方法得当，比例合适，就会得到优质的碳素钢。
尤其是不锈钢在稀土族元素的帮助下，不仅制造工艺简化了，而且不锈钢的抗氧化性也能明显提高和改善。
也就是说，稀土改善钢的许多性能都是和稀土变质钢的凝固组织和夹杂物有关。
稀土元素的微合金化作用主要是由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，并影响其他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引起的。
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。
在冶炼过程中，稀土可以与钢中磷、砷、锡、锑、铋、锆等低熔点有害元素相作用。
形成熔点较高的化合物。
也有抑制这些杂质和晶界上的偏折。
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，特别是横向冲击性，改善钢材的各向异性。
稀土使棱角状高硬度的氧化铝转化为球状硫化物及铝酸稀土，有利于提高钢的抗疲劳性能。
通过热力学分析和研究表明：在钢铁中加入稀土可提高钢铁的强度、耐磨性和抗氧化等性能。
我国稀土在钢铁中应用始于20世纪60年代初，许多单位参与这项工作，在上百种钢号中进行“稀土（合金）钢”的开发试验研究工作，最后真正在工业上正式生产的钢号不足10个，如16Mn、601、603以及部分Fe-Cr-Ac系电热合金等。
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稀土金属的特性及其在钢铁中的作用殷都学刊
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稀三,午问.衔破lI
(自然斟学版)1993年第3期
].I 6一
稀土金属的特性及其在钢铁中的作用
田沂ji『
稀土金属(Re)的研究日益深入,稀土工业在迅速发展.我们应当对稀土的性质和在
钢铁中的作用有较多的认识.
1稀土金属的特性
稀土金属指钪,钇和1;个镧系元素.它们的原子结构有两个明显的特征:一是稀土原
子的价电子基本构型同为(n,1)dns.,有三个价电子.二是由于镧系收缩形成的稀土原
子相互间的原子半径,离子半径相差不大.这两个因素决定了稀土金属之间性质十分相
似,化学活性很强.
稀土金属单质多显银白色或灰色,有金属光泽,辩和钕显淡黄色.钪的
比重为3.】,钇
的比重为4.3.其余介于6—9之间.镧和铈柔软可塑与锡相似.钕和钐的硬度和铁相似,
稀土金属的熔点大致随着原子尺寸的减小而顿序增高.按La到cd到Lu的顺序由9000
到1700?逐渐增加.
稀土的化学活性很大,与许多元素反应,尤其与氧,硫反应最为强烈稀土金属在化合
物中多为三价,有些元素表现出三价或四价稀土元素以氧化物的形式存在于自然界,因
彼此性质相似成为分离稀土的难题.从化合物中分离稀土的方法一般有分步结晶法,分级
沉淀法,氧化还原法及离子交换法.有时根据性质和用途把稀土金属分为两个系列;一个
是从La到Eu,一个是从Gd到Lu.短系列开始的元素表现出较高化合价,短系列未端表
现出低出化合价.这正符合4f亚层上电子排布1—7成半充满状态,另一为8一】4到全充
满状态.半充满或全充满的状态表现出较稳定的低价性质.还依比重数值称作轻稀土金
属和重稀土金属.这均显示结构决定着性质的原则.
2稀土在钢铁中的作用
稀土在钢铁中应用很广,在稀土处理钢的品种方面已纳入标准,通过鉴正的品种达
40多个,我国经常生产的已有2O多种.
稀士处理的铸铁有球铁,蠕铁及灰铁三大类.我国还发展了一些中国特色的用作球化
剂,蠕化剂及孕育剂的稀土添加剂.
稀土的应用是其特殊结构及性质的体现,较多的核电荷,较小的半径,较少的价
电子
决定稀土的活性比一般金属强,和Ca相似.
其强烈的还原性在钢冶炼中作为脱氧剂,脱硫剂许多实验还证明,钢中加稀土后.氧
含量明显降低.其脱硫性:有人算出铈脱硫平衡常数1600?下为10I3--10稀土与氢的
强烈作用能提高氢在钢中的溶解度,经过充分去氢的稀土加入钢后,产生”固氢”作用,可
以抑制钢中氢引起的脆性和”白点”.
稀土在较低的温度下与氨的亲合力比液态钢中大得多,可以改善与氨有关的性质,如
使钢的奥氏体晶粒长大倾向减弱,降低高氮钢的脆性转变温度使珠完体中的渗
碳体变
薄,变短,且发生弯曲,甚至发生断裂,成为不连续的短棒状渗碳体.
稀土金属的强烈活性可以消除钢中的有害杂质,一定量的稀土和钢中磷,砷,锑,铅等
低溶点杂质交互作用,一方面形成溶点较高的化台物,另一方面抑制这些杂质在晶界上的
偏析.在低碳钢中当暑?6.7时,即出现稀土脱砷产物.在低氧硫纯铁中加入少
量稀土足以与锑反应并使富集在晶界的锑转移到晶内,减少锑在—Fe晶界上的
偏聚
稀土在钢中能改变原来杂物的形状和分布.如在一定的氧,硫含量下加入适量的稀
土,可得到分散的球状夹杂物,超过适宜量则出现聚集的稀土夹杂物.总体上讲
钢中加入
稀土使夹杂物含量减少.
虽然稀土原子半径较铁为大,但从内耗测定和稀土对钢某些性能的影响来看,稀土在
钢中是可能互溶的.稀土在钢中的固溶作用与微台金化作用引起晶界结构,化学成份和能
量的变化,甚至影响其它元素的扩散及新相的成核与长大.铜中稀土含量因不同钢种,不
同的冶炼方法和不同的加稀土方法有很大差异.钢中氧,硫含量低会使稀土含量增大.钢
中铝含量增加,稀土含量也增大.随着加入稀土总量的增加,稀土的固
溶量也增大.稀土
在钢中的分布是不均匀的,多偏聚于晶界,因为晶界上有一些原子较疏松的区域.这些偏
聚和与其它元素的交互作用对钢的组织和性能产生明显的影响.
稀土对钢的宏观组织,微观组织,晶粒度的影响有过许多研究和报道,例如,稀土使不
锈钢钢锭的宏观组织致密,表面质量改善,使15CrMov钢枝状晶显着减少,晶轴
变短.稀
土在碳素钢中有细化晶粒的效果.
对钢的组织和性能的影响作用主要有:能降低钢的液相线和固相线,使液钢的流动性
增大.
改变铸态组织,使钢的晶粒细化,夹杂物的分布和状态得到改善,提高铸件致密性,增
强塑性.在不锈钢,高速钢等高台金钢中稀土可以明显改善钢的热塑性,扩大可
塑温度范
围.这是因为稀土减少了晶界上硫的偏析,及其与晶界上低熔点有害杂质的作用.同样的
道理,稀土也能减弱高碳工具钢淬火开裂倾向.通过稀土强化晶界可改善耐热钢及高温台
金的热强性.提高钢轨,轴承钢及某些铸铁的耐磨性.提高疲劳性能,改善焊接性能等
稀土的抗腐蚀作用有许多报道.钢中含铈量大于0.015时在盐酸和硫酸中的腐
蚀
行为有了显着改善.含铈0.056的钢改善了抗点腐蚀能力和在4o氯化钙溶液中的抗
应力腐蚀性能.对低硫钢的抗H.S腐蚀作用稀土表现尤为突出;含硫0.005的
16Mn钢
对H.s介质的腐蚀破裂和诱发裂纹仍很敏感,加入适量稀土后明显提高了抗Hs
腐蚀破
坏能力.在低硫钢中加入稀土,钢的韧性及疲劳性能仍有改善.在低硫16Mn钢的研究中
发现,稀土比钙在控制夹杂物形态和彻底消除MnS夹杂物方面更为有效.
(下转51页)
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图8
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图9
(上接第7页)
稀土抗腐蚀性能的原因可能是稀土的加入降低了钢中非金属夹杂物的含量,减少了
腐蚀的基础条件.再者稀土的电极电位较高,在腐蚀过程中伴随放氢反应时在钢的阳极出
现强烈极化而降低了腐蚀速度.稀土的抗高温氧化作用也可用此原因解释.对于不锈钢
中稀土的抗腐蚀作用,也有的解释为稀土通过捕获合金中的硫,防止了稀土,Ni 的硫
化,改善了Ni,合金的热腐蚀抗力
稀土在钢铁中的作用还处于研究实验阶段,有待在工业生产中大面积推广.不同的实
验条件可能得出不同的结论,作出不同的解释.总之,稀土金属原子结构的特殊性决定它
们具有与一般金属不同的性质.钢铁中运用不同的方法和形式加入稀土或稀土化台物能
够对钢铁的组织结构性能等产生不同程度的影响;微台金化作用,减少杂质的作用,”固
氢作用,硬化作用以及在组织性能方面改善铸态组织,抑制品粒长大,改善热塑性,抑制
脆性,提高强性耐磨性和抗氧化抗腐蚀性作用等.进一步认识和研究稀土金属的结构,性
质及反应机理,认识规律,探孵原因,必能开拓出更广阔的应用前景.。