稀土鈰與鋼中低熔點金屬鉛的作用

  由于錫、砷(shen)、銻、鉛(qian)、鉍等低熔(rong)點(dian)(dian)雜質(zhi)元(yuan)素(su)在(zai)(zai)常規煉(lian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)很難(nan)完全去除,且會隨廢(fei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)循(xun)環利用(yong)而不斷累積增加(jia),惡(e)化(hua)了鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材的(de)(de)質(zhi)量(liang),成(cheng)(cheng)(cheng)為制約(yue)新一代(dai)高(gao)強韌(ren)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)發(fa)展的(de)(de)瓶頸。鉛(qian)與(yu)鐵難(nan)以形成(cheng)(cheng)(cheng)固溶體或化(hua)合物,易以球狀偏聚于晶界,是鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)200~480℃產生(sheng)(sheng)脆性(xing)及(ji)焊(han)縫產生(sheng)(sheng)裂紋的(de)(de)根源之一。稀土(tu)元(yuan)素(su)因其(qi)獨特的(de)(de)電子殼(ke)層結構而賦(fu)予(yu)了特殊的(de)(de)化(hua)學活(huo)性(xing),可與(yu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)殘余雜質(zhi)元(yuan)素(su)錫、砷(shen)、銻等作(zuo)用(yong)形成(cheng)(cheng)(cheng)高(gao)熔(rong)點(dian)(dian)金屬(shu)間化(hua)合物,進而改善晶界和(he)抑制局部(bu)弱化(hua)。稀土(tu)鈰(shi)(shi)(shi)與(yu)鉛(qian)在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)液中(zhong)有一定(ding)的(de)(de)化(hua)學親和(he)力,能(neng)形成(cheng)(cheng)(cheng)Ce-Pb球狀夾雜物,在(zai)(zai)一定(ding)程度上改善和(he)消除鉛(qian)的(de)(de)有害作(zuo)用(yong)。本文通(tong)過鈰(shi)(shi)(shi)與(yu)鉛(qian)在(zai)(zai)低碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)試(shi)樣中(zhong)的(de)(de)熔(rong)滲(shen)試(shi)驗,研究鈰(shi)(shi)(shi)與(yu)鉛(qian)在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)相(xiang)互作(zuo)用(yong)機理,為控制雜質(zhi)元(yuan)素(su)鉛(qian)在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)危害提供依據(ju)。

  實驗(yan)所用的(de)(de)材(cai)料(liao)為(wei)低碳鋼、稀土金屬鈰(shi)和低熔點金屬鉛粒,鈰(shi)純(chun)度>99.0%,鉛純(chun)度>99.9%)。按2∶3的(de)(de)質(zhi)量比稱取鈰(shi)(Ce)和鉛(Pb)分別為(wei)3.96g和8.79g,裝(zhuang)入(ru)帶有內(nei)螺紋的(de)(de)桶狀低碳鋼試樣(φ外20mm×φ內(nei)10mm×55mm)中,用相同材(cai)質(zhi)的(de)(de)螺柱封(feng)裝(zhuang)后置于(yu)SRJK-2-9型管式真空電阻爐的(de)(de)中部,密封(feng)整個實驗(yan)系統并抽真空。在(zai)氬氣保(bao)護下以60℃/h的(de)(de)速度升溫(wen)至900℃,保(bao)溫(wen)400h,試樣隨爐冷卻至室溫(wen)時取出。

  在本實驗條件下(xia),稀土元(yuan)素鈰與低熔點金屬鉛(qian)在鋼(gang)中(zhong)具(ju)有較強的化學親和(he)力(li),易形成CePb、Ce5Pb3高熔點金屬間化合物,證實了用稀土元(yuan)素改善及(ji)消除(chu)雜(za)質元(yuan)素鉛(qian)對(dui)鋼(gang)性(xing)能危害的可(ke)行性(xing)。