稀土在冶金方面的应用课件.ppt

《稀土在冶金方面的应用课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、稀土在冶金方面的应用一、稀土冶金简史：稀土冶金及其应用的三个时代划分：（一）摇篮时代（1787~1949）从发现钇土元素到现在并分离出钷，用了153年，直到1947年参与美国曼哈顿计划的科学家发明了用离子交换的方法分离相邻的稀土元素，结束了稀土的摇篮时代。1787年瑞典军官阿伦尼乌斯钇1794年芬兰化学家加林多新土1947年马林斯基钷（二）启蒙时代（1950~1969）美国学者斯佩丁改进离子交换工艺，制备千克级纯净单一稀土元素有机溶剂萃取法用于稀土粗分离（三）黄金时代（1970~现在）70年代后期液—液萃取：流程短、处理量大、成本低中国稀土工业的崛起稀土资源储量占世界80%，1986年

2、后，产量第一，出口第一，应用第二。LaNi5储氢性能70年代稀土用以钢铁工业在REFe2相中发现磁致伸缩1986年稀土钡铜氧系陶瓷超导体发现二、稀土在钢铁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。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，提高钢的耐高温氧化性能、热加工性能耐磨性、耐蚀性。建筑抗裂添加剂——钢纤维作为球化剂，稀土能中和金属中的反球化元素，提高铸铁在高温下的机械性

3、能和耐磨性、韧性等改善铸铁质量。低硅球化剂球化剂，稀土镁合金，稀土镁硅铁合12.1.2稀土在钢中的作用12.1.2.1稀土在钢中应用有三大作用（1）净化钢液:稀土具有脱氧、脱硫作用，减少并细化钢中夹杂物。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。（2）变质夹杂:稀土加入钢中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，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。稀土使高硬度的氧化铝夹杂转变

4、成球状硫氧化物及铝酸稀土，显著地提高钢的抗疲劳性能。（3）微合金化:稀土在钢中有一定的固溶量，在钢中同夹杂物反应生成的稀土化合物熔点较高它在晶界的偏聚能抑制磷硫及低熔点杂质铅、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；稀土能抑制动态再结晶、细化晶粒和沉淀相尺寸并促进铁素体中Nb（C、N），（Nb、Ti）（C、N）和V（C、N）的析出；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

5、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，钢轨及耐磨材料的耐磨性等。高耐磨稀土金属钢中加入稀土后，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60%，同时提高其他性能。每吨钢加稀土300克左右，但作用十分显著，真可谓四两拨千斤。无缝钢管对钢进行稀土处理，具有投资少、无污染、见效快、经济效益高的特点。北京钢铁研究总院与武汉钢铁公司共同做的几种钢的盐雾腐蚀对比试验结果表明，稀土耐候钢的耐腐蚀性能是普通钢（Q235）的近2倍，超过了国际名牌耐候钢美国的Cort

6、en钢的水平。中科院沈阳金属研究所研制了一种水电站水轮机、水泵用加稀土的不锈钢，抗磨损性能比目前国内外使用最多的0Cr13Ni4Mo钢提高近1倍。该所做了大量对比试验，这种不锈钢加适量稀土（0.3%）比不加稀土的性能大幅度提高，稀土对合金抗腐蚀、抗磨损和抗磨蚀性能分别比不加稀土的合金提高57%、55%、83%。（2）稀土处理钢也有缺点：1）稀土夹杂物比重大，一般在5.5～6.5之间，不易上浮，特别是当稀土加入过量时，会增加钢中的夹杂，甚至产生脆性的稀土与铁的金属间化合物恶化钢的性能。通过计算机仿真计算，确定最佳稀土加入量和稀土喂丝机的自动化，可以实现稀土加入量的准确控制，达到提高钢质的

7、目的。2）稀土处理钢浇注时水口易结瘤，用强脱氧剂如A1、Zr脱氧时，也常出现水口结瘤问题。目前是采用在连铸结晶器喂稀土丝，绕开水口的方法来解决这个问题。杜挺、韩其勇、王常珍教授指出，用熔融石英水口和锆质水口，对防止含稀土钢水口的结瘤具有较好效果。3）稀土金属的价格较贵。稀土金属丝和棒的价格是9～9.8万元/吨，比硅钙合金贵，这影响了稀土钢的扩大推广。12.1.2.2我国稀土钢的现状稀土钢产量由1985年的11万吨增长到2003年的90万吨，品种