201系不锈钢文献综述

精品文档摘 要IABSTRACTII目 录III第一章 文献综述1.1 200系列不锈钢的现状及发展1.1.1 200系列不锈钢的现状1.1.2 200 系列不锈钢特点1.1.3 200 系列不锈钢的应用及发展1.1.4 200 系列不锈钢性能的改进1.2 201不锈钢1.3 201不锈钢的设计原理1.4 不锈钢的腐蚀51.4.1不锈钢的全面腐蚀1.4.2不锈钢的局部腐蚀1.5 稀土元素在不锈钢中的应用1.5.1稀土的作用机理1.5.2 稀土元素对不锈钢组织的影响1.5.2 稀土元素对不锈钢耐腐蚀性的影响1.5.3 钢中加入稀土的方法1.6 课题的主要研究内容第一章 文献综述1.1 200系列不锈钢的现状及发展1.1.1 200系列不锈钢的现状近年来以中国和印度为中心，扩大了200系列不锈钢的生产和应用范围，其产量已占世界年不锈钢总产量的8%左右；我国镍资源缺乏，供不应求，因此为适应不锈钢产业高速发展的要求，根据我国的资源情况，大力发展以锰、氮代镍型和节镍型不锈钢，是中国发展不锈钢产业走“节镍”之路的又一个重要方向。200系列不锈钢是由美国在二战时期首先开发成功的。当时，美方的镍供应量严重不足，在这种情况下，美国开发出了这种节镍型的奥氏体不锈钢。二战结束后，美国镍的供应状况逐步改善，因此，300系列不锈钢的生产不再受原料紧张的制约，200系列不锈钢就没有再得到更大的发展。几位参与开发200系列不锈钢的印度人对这种以锰、氮代镍型奥氏体不锈钢在印度进一步进行研究、应用，结果取得了很大的成功。于是，造成了200系列不锈钢在美国开发、在印度发展的历史现象。不锈钢是指具有抗腐蚀性能的一类钢种，按化学成份与金相组织分类如图1.1所示。图1.1 不锈钢的分类Figure 1.1 the classification of stainless steel奥氏体不锈钢可分为铬镍系奥氏体不锈钢和铬锰系奥氏体不锈钢两个系列。镍系奥氏体不锈钢（300系列）是以镍为主要奥氏体化元素，因其在多种腐蚀介质中均具有优秀的耐腐蚀性能和良好的综合力学性能、工艺性能及可焊性，所以在化工、石油、海洋、食品、轻工等众多领域具有广泛的用途。但该系列钢强度和硬度偏低，不宜承受较重负荷及对硬度和耐磨性有较高要求的设备及部件上使用。200系列不锈钢是国际上通行的称呼，我国称之为铬锰系不锈钢。200系列不锈钢是加入锰、氮代替部分贵重金属镍的奥氏体不锈钢，具有良好的力学性能和一定的耐蚀性。由于钢中锰起稳定奥氏体的作用，并且氮强烈地形成并稳定奥氏体且起很好的固溶强化作用，提高了奥氏体不锈钢的强度，因此，这个系列的不锈钢，适宜在承受较重负荷而耐蚀性要求不太高的设备和部件上使用。1.1.2 200 系列不锈钢特点200系列不锈钢固溶处理后的抗拉强度偏高，一般为8001100MPa，而且无法将抗拉强度降下来；冷加工硬化率急剧上升，冷加工强化系数K15，加工难度大，过程成本增加；具有优良的耐磨性能；弯曲成形和冷顶锻性能较差；并且传统的200系列钢对晶间腐蚀很敏感，而且加稳定化元素也无法改变其敏感性。200系列的奥氏体稳定性相对较差，在冷加工中容易因诱发马氏体相变而发生开裂。200系列不锈钢虽然Mn稳定奥氏体的作用只有Ni的一半，但却因添加了Cr、Mo、N而改善了耐蚀性；加之在强度和成形性方面具有与SUS304几乎同等的特性，故在室内及内陆无苛刻腐蚀环境下可充分代替SUS304钢使用1。1.1.3 200 系列不锈钢的应用及发展我国是不锈钢生产大国，其中，用于汽车制造、日用装潢、家用电器和厨房用具的200系列不锈钢年产量是120万吨左右，并以每年20%的速度递增，已经超过所有等级的不锈钢平均增速。由于我国是镍资源贫乏国家，其中一半需要进口。世界金属镍总储量为6400万t，如果按全球每年消耗148万吨计算，50年后将会耗尽。所以要合理利用镍，节约用镍。目前，世界各国在镍资源开发控制方面的竞争十分激烈。为此，国家鼓励钢铁企业大力研发生产低镍200系列不锈钢产品。200系列不锈钢虽然耐蚀性较差，但其强度与耐磨性较300系列不锈钢强，因此有它独特的优势2。如录音机、录像机磁头中的精密轴承要求强度高，且不能有磁性，200系列不锈钢恰好能满足这一要求，并且还广泛适用于作建筑用钢，如钢筋和铆钉等。200系列不锈钢具有更好的韧性、塑性、耐磨性等力学性能以及一定的耐腐蚀性能，节约了镍资源，成本较低，有着很好的发展前景。目前，我国正处在工业化、城镇化、加快建设新农村进程的阶段，随着城乡居民消费收入的不断增长，将推动民用领域不锈钢消费的持续扩大，近几年国内对铬锰系不锈钢产品需求还有一定的拓展空间，今后对铬锰系不锈钢的需求将转为平稳较快增长。从生产环节与消费环节上大力推广节镍不锈钢，是我国经济高速发展的必然趋势，对于降低生产成本、节约资源、综合利用优势资源具有十分重要的战略意义。1.1.4 200 系列不锈钢性能的改进200系列不锈钢的性能主要通过以下几个方面加以改进：（1）以氮代碳，稳定奥氏体，在提高强度的同时提高耐蚀性。向含铬大于15的低碳铬锰钢中加氮，可使铁素体量减少，奥氏体增多。在低镍奥氏体不锈钢生产中，由于其热加工工艺制度尚不完善，在热轧阶段易出现边损、表面裂纹等缺陷；并且这种钢的热轧性能受氮含量的影响较大。由于氮是强烈奥氏体化元素，含氮量为0.015%时，钢的金相组织为铁素体，含氮量为0.13%0.33%时，钢的金相组织为铁素体和奥氏体，含氮量为0.58%时，则可获得单一奥氏体。但在实际生产中，对钢中的含氮量应严格控制，在一般的冶炼条件下，氮的加入量超过一定数量时，由于氮的析出及氮析出时促进了氢的析出，使铸件容易产生气孔和疏松缺陷。氮在铁中的溶解度很小，铁在1535时可溶解0.0394氮，常温下仅可溶解0.025氮。虽然因为含有大量的铬和锰可使氮的溶解度提高，但在200系列不锈钢发展过程中遇到的第一个问题，仍是氮在钢中的溶解度的问题。在奥氏体不锈钢中利用氮来部分取代或与锰元素结合来完全取代贵金属镍，可以更加稳定奥氏体组织，在显著提高不锈钢强度的同时不损害其延性，而且能够提高不锈钢的耐局部腐蚀能力。锰的加入有利于氮溶解，不足之处是降低钢的耐腐蚀性，另外，锰是一个稳定奥氏体结构重要因素，然而，过量锰会产生的金属间化合物，并降低韧性和耐腐蚀性3。（2）加Cu提高不锈钢的堆垛层错能，降低钢的冷加工硬化率，改善了耐腐蚀性能。为保证奥氏体稳定性，采用降低碳和镍量，提高氮、锰、铜量，不仅可以保证其组织稳定性及良好的冷加工成形性，而且大大降低了成本。如204Cu中铜的加入减少加工硬化率，冷加工性能优于304型不锈钢。（3）加入稀土可使200系列不锈钢的腐蚀电位正移，维钝电流降低，热力学稳定性增加, 抗晶间腐蚀和抗点蚀能力增强，并能使抗磨性得到一定程度改善，加之耐蚀性的显著提高，从而获得了良好的抗腐蚀磨损性能。稀土元素具有独特的电子壳层结构、活泼的化学特性，对钢铁冶金动力学、热力学、结晶过程、晶格的电子特性都有影响。添加稀土的不锈钢经检测证明，抗拉强度提高15%以上，屈服强度提高5%左右，冲击韧性提高20%以上，硬度降低HV170以下。不锈钢中添加稀土元素可改善热加工及抗氧化性能。研究表明，加入稀土元素钇、铒可以使氧化层厚度变薄和细晶强化4。1.2 201不锈钢我国不锈钢国家标准中列有铬锰系奥氏体不锈钢牌号七个，其中四个分别相当于美国ASTM标准牌号201、201L、201、204，一个为前苏联标准牌号，两个为国内研制牌号。201（GB/T5216:1Cr17Mn6Ni5N）不锈钢属以Mn、N代Ni的奥氏体不锈钢，相对 304 型不锈钢节约了50%的Ni，亦具有良好的耐蚀性。201不锈钢用锰和氮代替不锈钢中部分镍，从而获得良好的力学性能和耐蚀性能，成为一种节镍的新型不锈钢。具有耐酸、耐碱,密度高、抛光无气泡、无针孔等特点,是生产各种表壳、表带底盖的优质材料，主要用于做弹簧、筛网、装饰管、工业管及一些浅拉伸的制品。201不锈钢有以下优点：第一，从加工性能看，201不锈钢可以适用于交通运输，厨卫设备及工业部门的设备和部件等几乎所有的制品领域，应用范围相当广阔。第二，在无腐蚀或弱腐蚀条件下将其作为装饰材料的应用领域也非常广阔，而且随着人们生活水平的提高，这个应用领域还将进一步扩大。第三，由于201不锈钢成分中含镍量低，在价格上比304不锈钢便宜约3000元/t，具有巨大的价格优势。1.3 201不锈钢的设计原理锰是200系列不锈钢中用于代镍、节镍的主要合金化元素，具有弱形成和稳定奥氏体的作用，可提高不锈钢的强度。它与镍一样都是形成奥氏体的元素，其效果是镍的1/2。然而对高于12%Cr的钢，只加锰不能稳定奥氏体。研究表明，需要两倍的锰含量才能弥补每单位的镍含量，这是形成有关200系列不锈钢合金成分的基础。完全用锰代替 Cr-Ni 不锈钢中的镍是不可取的，其原因是 Cr-Mn 钢要获得完全奥氏体组织，除了要具有合适的含锰量外，还要考虑含碳量的影响，含碳量太低很难获得完全奥氏体组织。反之，提高含碳量对耐腐蚀性能不利。在锰对 相形成的影响上，锰不是全部而是部分代替了镍。锰可提高氮的溶解度，奥氏体相区扩大。然而，氮在 Cr-Mn不锈钢中不像在 Cr-Ni 不锈钢中有着强的奥氏体化作用，这也是 Cr-Mn不锈钢的耐蚀性不占优势的主要原因6。锰的影响有两方面：一是可以防止在全奥氏体焊缝中的热裂纹，二是提高氮的溶解度。一般大气条件下生产这样的高铬高锰钢，Mn 对 N 相互作用参数大且为负值，大约要0.2%的增氮量，因此，氮在钢中的溶解度由于 Mn 的存在明显提高。氮作为合金元素加入不锈钢中，在不影响钢的塑性和韧性情况下提高钢的强度，可部分替代不锈钢中的镍，降低成本。氮与钢中的合金元素相互作用，形成弥散分布的氮化物，起到弥散强化作用。氮是强烈的奥氏体形成和稳定化元素，可稳定和扩大奥氏体相区，形成奥氏体的能力相当于碳，约为镍的 30 倍。不锈钢中加入氮会抑制铁素体的形成，显著降低铁素体的含量，使奥氏体相更加稳定。因此，为了保证耐腐蚀性能和避免低镍奥氏体钢因冷加工而过度强化，比较合适的成分是：铬1618、锰79、镍3.54.57。1.4 不锈钢的腐蚀在众多的工业用途中，不锈钢都能提供今人满意的耐蚀性能。但不锈钢不是不发生腐蚀的钢，而是不容易发生腐蚀的钢。金属腐蚀按腐蚀形态可分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。不锈钢的主要腐蚀形态为局部腐蚀（即应力腐蚀开裂、点腐蚀、晶间腐蚀、疲劳腐蚀以及缝隙腐蚀），这些局部腐蚀所导致的失效事例几乎占失效事例的一半以上。全面腐蚀是用来描述在整个合金表面上以比较均匀的方式所发生腐蚀现象的术语。当发生全面腐蚀时，材料由于腐蚀而逐渐变薄，甚至腐蚀失效。1.4.1不锈钢的全面腐蚀全面腐蚀是均匀腐蚀，在整个金属表面上以比较均匀的方式所发生的腐蚀，使金属逐渐变薄，最终失效。它是一种最常见的腐蚀形态，不锈钢在强酸和强碱中可能呈现全面腐蚀，例如钢在稀硫酸中的腐蚀就属于全面腐蚀。全面腐蚀和局部腐蚀有明显的区别：全面腐蚀的阴极与阳极都很微小而靠近，用肉眼甚至显微镜也难以分辩，即在整个金属的表面到处有微小的阴极和阳极随机地分布着，由于到处有微阳极，所以全面受腐蚀。金属发生局部腐蚀时，其阴极区与阳极区通常可以辩认，在发生较严重腐蚀处为阳极区，而且由于在多数情况下总是阴极区大于阳极区，阳极区的腐蚀电流密度大于阴极区，因此局部腐蚀要比全面腐蚀迅速8。据统计在所有腐蚀中腐蚀疲劳、全面腐蚀和应力腐蚀引起的破坏事故所占比例较高，分别为 23%、22%和 19%，其他十余种形式腐蚀合计为 36%。从腐蚀重量上看，全面腐蚀（均匀腐蚀）造成金属的最大破坏，但从技术观点来看，全面腐蚀虽可造成金属的大量损失，但由于全面腐蚀速度易于测定，容易发觉，其危害性远不如局部腐蚀大。根据破坏形式的不同，对金属腐蚀程度的大小有各种不同的评定方法。对于全面腐蚀来说，通常用平均腐蚀速度来衡量8，腐蚀速度可用失重法、增重法、深度法和电流密度来表示。防止或减少全面腐蚀可采用下列措施：合理选取材料；表面涂覆保护层；介质中加入缓蚀剂；阴极保护。1.4.2不锈钢的局部腐蚀局部腐蚀是指在腐蚀介质的作用下，钢的基体在特定的部位被快速腐蚀的一种腐蚀形式。这种腐蚀对设备的威胁极大，因此必须根据介质条件正确地选用不锈钢。局部腐蚀主要类型有：晶间腐蚀、点蚀、应力腐蚀、锈蚀等。1）应力腐蚀龟裂(Stress Corrosion Cracking)SCC：是指在一定的腐蚀介质中，在张应力的作用下发生的以裂纹扩展方式与腐蚀有关的断裂。是局部腐蚀中最常见，危害最大的一种。裂纹特征：起源于表面，分布具有明显的局部性；断口形貌呈脆性断口。影响SCC因素：腐蚀介质（CL-）；应力（敏感度取决于实际应力/屈服强度）；温度；组织和成分（高Cr铁素体不锈钢不敏感；低Ni敏感，高Ni不敏感）应力腐蚀的外貌是沿设备厚度的垂直方向呈树枝状的腐蚀，使设备开裂。产生应力腐蚀的条件除介质条件外，与设备在制造过程产生拉伸应力有直接关系。发生这种腐蚀的主要设备有热交换器、冷却器、蒸汽发生器、送风机、干燥机和锅炉等。提高不锈钢耐应力腐蚀的措施：一是提高耐应力腐蚀指标Ni；二是对设备进行消除残余应力的热处理。给腐蚀环境里的有腐蚀性的金属施加应力时应力和腐蚀的协同作用下发生脆性龟裂,这腐蚀是奥氏体钢特有现象，主要在抗拉应力的90方向发生，龟裂的传播速度非常快，部件的破坏在23日内或数小时内发生，所以结构物采用奥氏体系Wire来支撑的环境里氯的浓度高时非常危险，有必要注意2）不锈钢的点蚀若金属的大部分表面不发生腐蚀（或腐蚀是很轻的），而只在局部地方出现腐蚀小孔并向纵深发展，这种现象称为小孔腐蚀，简称为孔蚀。孔蚀又称点蚀，蚀孔多数情况下为小孔，直径只有几十微米，分散或密集在金属表面上。点蚀多半发生在表面有钝化膜的金属上, 而不锈钢的耐蚀性主要决定于不锈钢表面保护性的钝化膜。在阳极极化条件下，介质中只要含有氯离子，金属就很容易发生点蚀，点蚀随着氯离子浓度加大而加速。虽然点蚀范围比较小，一旦发生其腐蚀速率很快，严重时可造成设备穿孔。另外，在很多情况下点蚀有产生晶间腐蚀、应力腐蚀的潜在危害。尤其是当钝化膜表面存在机械裂缝、擦伤、夹杂物或合金相、晶间沉淀、位错露头、空穴等缺陷造成膜的厚薄不均等时，就更容易诱发局部破坏。（1）点蚀产生的原因关于点蚀生长机制公认的是蚀孔内的自催化酸化机制，即闭塞电池作用。当介质中含有某些活性阴离子（如Cl-）时，首先被吸附在金属表面某些点上, 由于钢中存在缺陷、杂质，从而使不锈钢表面钝化膜发生破坏。由于钝化膜破坏处的基体金属显露出来使其之呈活化态，而钝化膜处为钝态，这样就形成了活性-钝性腐蚀电池。由于阳极面积比阴极面积小得多，阳极电流密度大，所以阳极金属很快腐蚀成小孔。由于闭塞电池的腐蚀电流使周围得到了阴极保护，因而抑制了蚀孔周围的全面腐蚀。（2）不锈钢点蚀的影响条件与因素产生点蚀有两个重要条件，一是金属在介质中必须达到某一临界电位（点蚀电位）以上，二是侵蚀性的卤化物阴离子达到某一浓度。既有钝化剂又有活化剂的腐蚀环境，是易钝化金属产生点蚀的必要条件，而钝化膜的缺陷及活性离子的存在是引起点蚀的主要原因。腐蚀介质 Cl-是引起钝化膜破坏的主要因素，它会改变钝化膜的组成和结构性能。成相膜理论和吸附理论对此现象进行了不同的解释，提出了不同的观点，但是 Cl-如何使金属由钝化状态变为活化状态的机理至今还没有定论9。影响点蚀的因素主要有以下几个方面：介质温度升高，使点蚀加速；介质流动减慢点蚀的发生。金属的表面状态对点蚀也有一定的影响。一般说来，光滑和清洁的表面上不易产生点蚀，而有灰尘或各种非金属杂质的表面，则容易引起点蚀。合金元素的影响。在不锈钢中加入钼能提高表面钝化膜的稳定性, 极大的提高了不锈钢耐点蚀性能。铬可以提高不锈钢钝化膜的修复能力，增强不锈钢耐腐蚀性能，为不锈钢耐点蚀性能基本元素之一。热处理制度的影响。不同的热处理方式对不锈钢的耐点蚀性能的影响特别大，若在有利于碳化物析出的温度下进行热处理，则会严重恶化不锈钢的抗点蚀性能10。3） 晶间腐蚀A、晶间腐蚀的定义晶间腐蚀是产生在晶粒之间的一种腐蚀形式。产生晶间腐蚀的不锈钢，受到应力作用时，晶间腐蚀由表面开始而逐渐向内部发展。这种腐蚀对于承受重载零件危害很大，因为它不引起零件外形的任何变化而使品粒之间结合遭到破坏，严重降低其机械性能，强度几乎完全损失，往往使机械设备发生突然破坏，是不锈钢最危险的一种破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在热影响区、焊缝或熔合线上。在熔合线上产生的晶间腐蚀又叫刃状腐蚀。晶间腐蚀多发生在450850时工作、中等浓度硫酸、高浓度硝酸和有机酸等酸性介质中发生及没有固熔的不锈钢。腐蚀形式是不锈钢基体的晶粒边界受到加速腐蚀。产生这种腐蚀的原因是晶界处贫铬造成的。 B、晶间腐蚀产生的原因现以188型奥氏体钢(例如1CrI8NI9)来说明晶间腐蚀产生的过程。室温下碳元素在奥氏体的溶解度很小，约002-003 (质量分数)，而一般奥氏体钢中含碳量均超过002-003 ，因此只能在淬火状态下使碳固溶在奥氏体中，以保证钢材具有较高的化学稳定性。但是这种淬火状态的奥氏体钢当加热到450850或在该温度下长期使用时，碳在奥氏体中的扩散速度大于铬在奥氏体中的扩散速，当奥氏体中含碳量超过它在室温的溶解度(002-003)后。碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合， 析出碳化铬Gr23C6。但是铬的原子半径较大，扩散速度较小，来不及向边界扩散，晶界附近大量的铬和碳化合形成碳化铬，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部， 而是来自品界附近。结果就使晶界附近的铬含量大为减少， 当晶界含铬量小于l2 (质量分式)时，就形成“贫铬区”。造成奥氏体边界贫铬， 当晶界附近的金属含量铬量低于l2时就失去了抗腐蚀的能力，在腐蚀介质作用下，就在晶粒之间产生腐蚀即产生晶间腐蚀。从上可知，晶间腐蚀产生的根本原因是由于晶粒边界形成贫铬层造成的。4）缝隙腐蚀产生缝隙腐蚀的主要原因是设备内有缝隙，例如铆接、垫片或者设备内有死角等原因，介质在这些地方由于不流动，所以氯离子浓缩而加快腐蚀。为了防止发生缝隙腐蚀，首先应尽量避免有缝隙的设计，或使缝隙敞开；其次提高耐缝隙腐蚀的能力，其中合金元素的影响与点蚀相同。1.5 稀土元素在不锈钢中的应用1.5.1稀土的作用机理（1）稀土位于夹杂物中。通常的冶炼加入方式，稀土元素绝大部分处于钢的夹杂物之中。（2）稀土在晶界富集。稀土原子半径比铁原子半径约大 50%，溶解在晶内造成的畸变能远大于溶解在晶界区的畸变能，因此稀土元素会优先偏聚在晶界。（3）稀土在钢中固溶。稀土溶入钢液后，分别存在于夹杂物和金属间化合物中，并有微量固溶在基体中。稀土元素在钢中的作用主要集中在净化钢液、改善夹杂物形态、强效微合金化以及细化晶粒等方面。目前，随着钢的洁净度不断提高，稀土元素在钢中的作用更集中于变质和微合金化作用上11。（1）净化作用稀土元素与钢中的 O、S等强氧化元素反应，减少了非金属夹杂物含量，改变了钢中夹杂物的大小、数量和形态，提高了钢的洁净度，因此改善了碳素工具钢的冲击韧性等力学性能。（2）变质作用稀土可控制硫、氧夹杂物的形态，改变夹杂物的性质和分布, 从而提高钢的各项性能。稀土使棱角状高硬度氧化铝夹杂转变成球状稀土硫氧化物及铝酸稀土（REAlO3），有利于提高钢的疲劳性能。在采用铝脱氧的含有少量Mn的镇静钢中，硫化物通常以MnS形式存在，MnS对钢的性能危害最大，在轧制过程中沿加工方向延伸，严重降低钢材的横向冲击韧性。当稀土加入量适宜时，夹杂物形态发生很大变化，生成球状稀土硫化物（RE2S3）、稀土硫氧化物（RE2O2S）可以完全取代 MnS，弥散分布于钢中，轧制时不易变形。（3）微合金化作用稀土加入钢中主要起脱氧、脱硫和变质夹杂的作用，反应产物主要是稀土夹杂物，随着稀土含量的增加，完成脱氧、脱硫和变质夹杂作用后富裕的稀土会固溶在钢中，其固溶量可达到数量级10-510-4，将起到合金化的作用。由于稀土金属的原子半径同铁的原子半径差异很大，稀土在铁液中的固溶度很小，很难形成固溶体，因此合金化作用极差，但在稀土合金钢中，由于稀土主要偏聚于晶界，引起晶界的化学成分及结构的变化，导致钢的组织与性能发生变化，这种变化认为是稀土的微合金化作用。微合金化的强韧化程度通常取决于微量稀土元素的固溶强化、稀土元素与其他溶质元素的交互作用、稀土的存在状态以及稀土对钢表面和基体组织结构的影响等。（4）细化晶粒作用添加稀土，可细化钢的凝固组织。由于稀土元素原子半径比较大，容易在晶界偏聚，并能起到钉扎、拖拽晶界的作用，阻止晶粒长大，从而细化晶粒。稀土细化晶粒的实质，在于稀土为表面活性物质，固溶稀土主要分布在晶界，降低了奥氏体晶界的界面张力和晶界能，使晶粒长大驱动力减少，把晶粒长大移动到更高的温度范围。（5）捕氢作用稀土能稳定氢、吸住氢原子，降低氢的危害作用，降低了白点敏感性。如在 40CrNi钢中，加适量 Ce 后，白点敏感性接近于零。因此，稀士有抑制钢的氢脆作用。（6）弥散硬化作用向钢液中喷吹稀土氧化物（CeO2）粉剂，可以提高钢的强度和韧性，降低脆性转变温度，提高持久强度。其原因是一方面 CeO2可以作为结晶核，细化铸态晶粒；另一方面，弥散分布的 CeO2质点可以提高晶界对位错运动的阻力12。1.5.2 稀土元素对不锈钢组织的影响溶入0Cr17Ni7Al钢中的微量稀土（0.064%，0.097%，0.13%）在各相内和晶内、晶界上呈均匀分布，并且对其他合金元素的分布无明显影响。当稀土含量较高时，会形成Al-Ce化合物微量RE可减少钢中-铁素体量，并可增加形变马氏体量。稀土加入钢中对时效过程中第二相的析出有促进作用。Cr18Ni18Si2奥氏体钢高温持久试验过程中，硫、氧、锑等有害杂质产生严重的内晶面偏聚，磷的偏聚程度较小。添加稀土能够显著降低硫、氧的偏聚程度，而磷、铅的偏聚基本消失。该钢在700持久试验过程中M23C6沿晶界迅速析出，随后晶内有块状或条状M23C6析出；经200h后，还发现相析出。添加稀土并不改变析出相的类型和与基本位相的关系，但稀土能够阻止M23C6沿晶界析出，改善其分布形态。1.5.2 稀土元素对不锈钢耐腐蚀性的影响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扩散，从而降低了腐蚀速度，稀土主要是通过使锈层致密来增强与钢基体的附着力，达到提高钢的耐大气腐蚀性能13。稀土提高不锈钢的耐蚀性可能是由于以下几方面的原因：（1）稀土元素能有效地脱硫、脱氧、降低钢中夹杂物数量并使夹杂物变性，减少腐蚀源，从而增强钢基体的耐蚀性。（2）稀土的活性强，电化学电极电位高，在腐蚀过程中伴随放氢反应在钢的阳极出现强烈极化而降低了腐蚀速度。稀土可提高钢基体的极化电阻，使腐蚀电位正移，提高钢的抗腐蚀性。（3）钢中固溶稀土促进锈层由不稳定的 -FeOOH 相向稳定的 -FeOOH 相转变，改变锈层组织结构，形成粘附性、致密、耐蚀性好的锈层，提高了高强耐候钢的耐蚀性。（4）稀土在晶界上的富集，减少了奥氏体晶界上 M23C6型碳化物的析出，同时促进了MC 型碳化物在基体中的沉淀，由于稀土改变了碳化物的析出过程，从而提高了稀土钢的耐蚀性14。1.5.3 钢中加入稀土的方法（1）吊挂稀土棒法。此方法主要用于下注法浇铸镇静钢。根据不同钢种的要求及铸锭大小，将一定长度、直径和数量的稀土棒用挂棒架固定在钢锭模内适当的位置，钢水在钢锭模内上升过程中，稀土棒在保护渣的保护下平衡地熔入钢液中。（2）喂丝法。中铸管喂稀土丝加稀土工艺用于下注法浇铸镇静钢。将稀土金属丝通过喂丝机在氩气保护下，以一定的速度喂入中铸管的钢水中。（3）连铸结晶器喂丝法。根据钢种要求，用喂丝机将一定直径的稀土金属丝，通过导管，以一定的速度穿过保护渣层，喂入结晶器钢液中。由于稀土加入方法的改进，目前已经达到了如下的效果：（1）稀土的加入量从原先的0.150.20%降至0.05%左右，稀土处理成本显著降低。（2）可以比较准确地控制稀土残留量和钢中RE/S的比值，稀土作用稳定。（3）可以在不建立专用大型设备的情况下，在未曾进行过稀土处理操作的车间，迅速建立起稀土处理技术。（4）可以完全避免水口结瘤和低倍夹杂物聚集引起的钢材质量问题。（5）可以与其它精炼技术和处理技术方便地结合。（6）各种加入方法使用的稀土添加剂之品种规格以及有关机具基本配套。这些进展使得我国的稀土处理技术有了建立成套工艺的基础，并正在努力形成可以转让的专门技术。参考文献1. 伍千思不锈钢标准中的铬锰系（美国200系）奥氏体不锈钢J