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为什么要在钢铁中加入稀土元素?

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为什么要在钢铁中加入稀土元素?

为什么要在钢铁中加入稀土元素?

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    2018-02-16 14:15:24
  •   在元素周期表上,差不多每种元素各占一格,只有两个例外,镧系元素和锏系元素分别有15种,各自挤在一个格内。其中,镧系又称稀土族,是元素中的一个大家族,共有兄弟15 个,它们的名字叫做:铜、铺、镨、钦、钷、钐、铕、乱、斌、镝、钬、铒、铥、镱、镥。
      它们的原子结构及特性都很相近,甚至在矿石中,也总是集聚在一起。另外还有钪和钇两种元素,虽然在周期表上它们另有座位,但仍属于镧系元素一族,在矿物中,它们也常常和稀土族在一起,因此人们也常把它们看成是稀土族的一家。稀土元素早在1794年就已被发现了,但在以后的150多年中,它们一直是默默无闻的,因为人们没有发现它们有多大用途。
      直到第二次世界大战时期,稀土元素被加入到钢铁中,这才显出了它们的作用。现在,稀土元素的应用范围已经越来越广泛了。它们几乎到处都能显示出良好的作用,尤其是可用来改善钢铁材料的性能,因而被称为“钢铁中的维生素'球墨铸铁中加入稀土元素后,耐磨性能好,韧性又高,还能耐疲劳,可以代替钢来制造机器;耐酸铸铁本来最容易产生气孔,废品率很高,加入稀土元素以后,可以消除气孔,废品率大大降低,耐酸性也能提高几倍;碳素钢中含磷量高了,在温度很低时就要发脆,但加入稀土元素以后,低温脆性消除了,磷反而能提高钢的强度和耐腐蚀性能;超高强度结构钢本来是不易焊接的,加点稀土元素以后,焊接性能显著地改善;滚珠钢和工具钢的硬度都很高,但是塑性和韧性却较差,加入稀土元素以后,两者性能都有提高,使用寿命更长了;不锈耐热钢本来是难于加工的,加点稀土元素以后,不但变得容易加工了,而且在高温下的抗氧化性显著加强……为什么稀土元素在钢铁中有这样“神奇”的作用呢?原来,稀土元素在钢铁中起了脱硫、脱氧、脱氢和固定氮气的作用,将这些钢铁中的有害杂质大大清除。
      其次,钢铁中加入稀土元素之后,非金属夹杂物的形态改变了,原来是条带状的变成更加细小和分散的球粒状,夹杂物的危害性也因而减小。此外,稀土元素还能与铁和其他元素形成合金,改善钢铁的性质。我国稀土矿物资源丰富,据勘察,世界上绝大部分稀土矿物我国都有,所以在我国进行稀土元素研究,就尤为重要了。
      

    l***

    2018-02-16 14:15:24

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