眾所周知，在鋼鐵材料里添加適量的稀土元素對材料的組織和性能都會產生明顯的影響。通常鋼中稀土元素加入量為0.05%~0.20%。由于稀土與鐵的原子半徑之比遠遠超過15%，且稀土與鐵的負電性差值很大，這些都不利于形成固溶體，因此稀土在鋼鐵中的溶解度很低。鋼中的稀土元素絕大部分以稀土化合物的形式存在，主要是稀土氧化物、稀土硫化物等。科研人員開展了在鑄鋼中加入稀土元素對其組織與性能的影響的研究，他們以ZG35CrMnSi鑄鋼為試驗材料，所用稀土添加劑為混合稀土，考慮到試驗材料中含有一定量的硫及加入稀土元素時的流失，稀土加入范圍取0.23%~0.38%，這個加入量是指熔煉時向鋼液中加入稀土的總量。對比加有稀土元素與不加稀土元素兩組試樣的組織和性能。用中頻感應爐鑄鋼熔煉，用熔模鑄造方法制備鑄件，之后再將試件加熱到900°C+670°C空冷，然后加熱到890°C油中淬火;再進行570~630°C回火。
對比試(shi)驗結果(guo)表(biao)明，稀(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)土(tu)(tu)(tu)對鑄鋼(gang)強度的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響不大(da)，而(er)(er)對鑄鋼(gang)的(de)(de)(de)韌(ren)(ren)性影(ying)(ying)響十分明顯，沖擊韌(ren)(ren)性提(ti)高(gao)了43%，延(yan)伸(shen)率提(ti)高(gao)了13.3%。組(zu)(zu)織檢測表(biao)明，未加入(ru)稀(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)土(tu)(tu)(tu)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)鑄鋼(gang)組(zu)(zu)織的(de)(de)(de)回火(huo)索氏(shi)體，比較(jiao)粗(cu)大(da)，其晶(jing)(jing)(jing)粒(li)度約為(wei)(wei)5級；其中(zhong)(zhong)灰色塊(kuai)狀(zhuang)(zhuang)物(wu)(wu)為(wei)(wei)MnS夾雜物(wu)(wu)，其在(zai)整個受檢面(mian)上(shang)分布不均，MnS的(de)(de)(de)形(xing)態絕(jue)大(da)多數有(you)(you)棱(leng)角(jiao)。添加稀(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)土(tu)(tu)(tu)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)鑄鋼(gang)試(shi)樣(yang)(yang)組(zu)(zu)織為(wei)(wei)均勻而(er)(er)細(xi)小的(de)(de)(de)回火(huo)索氏(shi)體，晶(jing)(jing)(jing)粒(li)度約為(wei)(wei)8~9級。說(shuo)明加入(ru)稀(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)土(tu)(tu)(tu)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)后可使鑄鋼(gang)組(zu)(zu)織細(xi)化(hua)。另外，加入(ru)稀(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)土(tu)(tu)(tu)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)后對鋼(gang)的(de)(de)(de)脫硫(liu)(liu)(liu)效(xiao)果(guo)不明顯，但對MnS形(xing)態的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響較(jiao)大(da)。未加入(ru)稀(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)土(tu)(tu)(tu)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)時，鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)MnS為(wei)(wei)條(tiao)狀(zhuang)(zhuang)或(huo)帶棱(leng)角(jiao)的(de)(de)(de)塊(kuai)狀(zhuang)(zhuang)；加入(ru)稀(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)土(tu)(tu)(tu)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)后，硫(liu)(liu)(liu)化(hua)物(wu)(wu)為(wei)(wei)近似的(de)(de)(de)球狀(zhuang)(zhuang)，且相對于未加稀(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)土(tu)(tu)(tu)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)試(shi)樣(yang)(yang)分布比較(jiao)分散，只是在(zai)個別地方能夠看到條(tiao)狀(zhuang)(zhuang)或(huo)塊(kuai)狀(zhuang)(zhuang)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)物(wu)(wu)夾雜。在(zai)未加入(ru)稀(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)土(tu)(tu)(tu)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)試(shi)樣(yang)(yang)斷(duan)(duan)口(kou)(kou)上(shang)，MnS較(jiao)集(ji)中(zhong)(zhong)，且呈枝(zhi)晶(jing)(jing)(jing)狀(zhuang)(zhuang)，MnS夾雜區(qu)斷(duan)(duan)口(kou)(kou)以沿(yan)晶(jing)(jing)(jing)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)為(wei)(wei)主，局部可見沿(yan)晶(jing)(jing)(jing)二次(ci)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)。在(zai)加入(ru)稀(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)土(tu)(tu)(tu)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)試(shi)樣(yang)(yang)中(zhong)(zhong)，斷(duan)(duan)口(kou)(kou)為(wei)(wei)韌(ren)(ren)性穿晶(jing)(jing)(jing)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)，即使在(zai)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)物(wu)(wu)較(jiao)集(ji)中(zhong)(zhong)區(qu)，基體金屬仍為(wei)(wei)韌(ren)(ren)性穿晶(jing)(jing)(jing)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)。添加了稀(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)土(tu)(tu)(tu)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)鑄鋼(gang)消除了枝(zhi)晶(jing)(jing)(jing)狀(zhuang)(zhuang)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)物(wu)(wu)，使其改變為(wei)(wei)球狀(zhuang)(zhuang)或(huo)無棱(leng)角(jiao)的(de)(de)(de)棒(bang)、塊(kuai)狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)稀(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)土(tu)(tu)(tu)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)物(wu)(wu)，從而(er)(er)有(you)(you)利于韌(ren)(ren)性的(de)(de)(de)改善。
研(yan)究指(zhi)出(chu)，稀土元素(su)細化組織的原理可能(neng)是以下幾個原因：
（1）稀土元素加入鋼中所形成的硫化物及氧化物夾雜可成為鋼的非自發晶核，而使等軸晶細化，并使柱狀晶區縮短。
（2）稀土元素在固相中的溶解度很小，一旦鋼液凝固，稀土富集在正在生長的結晶前沿的液相，阻止晶體長大，因而使晶粒細化。
（3）稀土元素易于在晶界聚(ju)集，降(jiang)低合金(jin)界面張力(li)，使晶粒長(chang)大(da)的驅動力(li)減(jian)少，從而抑制奧氏(shi)(shi)體晶粒長(chang)大(da)，相應(ying)地淬火所(suo)形成(cheng)的片狀馬氏(shi)(shi)體也較(jiao)細小。