Таким образом, роль редкоземельных элементов в литейной стали имеет следующие три аспекта:
(1) Эффект очистки. Редкоземельные элементы могут образовывать в стали различные стабильные оксиды с высокой температурой плавления, такие как RE2O3, REO2, REO и т. д., с более сильной деоксигенирующей способностью, чем A1 и Ti, и близкой к Ca. Исследования показали, что добавление около 0,1 процента смеси редкоземельных металлов в литейную сталь может полностью обезкислить сталь, тем самым улучшая ее текучесть, ударную вязкость и коррозионную стойкость, особенно увеличивая ее значение ударной вязкости на 50 процентов при {{ 8}} степень .
Редкоземельные элементы обладают сильной способностью соединяться с серой в стали, образуя сульфиды и сложные соединения серы и кислорода, такие как RES, RE2S3, RE3S, RES2 и RES. Эффект обессеривания редкоземельных элементов сильнее, чем у алюминия и магния, уступая только кальцию. Но есть также исследовательские отчеты о том, что отношение содержания редкоземельных элементов к содержанию серы в стали τ (т.е. RE/S) имеет оптимальное значение, и в практических применениях следует уделять внимание контролю количества добавляемых редкоземельных элементов. Добавление большего количества редкоземельных элементов также вредно для десульфурации. Температура плавления сульфидов редкоземельных элементов выше, чем температура затвердевания стали, и они легко всплывают в расплавленной стали и попадают в шлак, тем самым обеспечивая десульфурацию и уменьшая количество включений в стали. Сульфиды редкоземельных элементов, оставшиеся в стали, также распределены внутри зерен сферической формы и являются включениями типа I. Неблагоприятное влияние редкоземельных элементов в стали на снижение содержания серы давно подтверждено исследовательскими работами в Китае и других странах, а Китай, Япония и США также сообщили об их применении в производстве.
Связывающая способность редкоземельных элементов с N несколько ниже, чем у Al, который может образовывать нитриды REN-типа и оказывает сильное денитрифицирующее действие в стали.
(2) Метаморфизм. Роль редкоземельных элементов в уменьшении областей столбчатых кристаллов и расширении областей равноосных кристаллов в низколегированной стали подтверждена многими исследовательскими работами. В то же время редкоземельные элементы также способствуют измельчению равноосных кристаллических зерен. Есть также сообщения о том, что добавление сплавов редкоземельных металлов к литой стали с более низким содержанием углерода приводит к подавлению структуры Вайнштейна.
(3) Эффект легирования. Основная роль редкоземельных элементов в низкоуглеродистой стали – очистка и модификация, но присутствует и определенная степень эффекта микролегирования. Редкоземельные элементы обладают определенной твердой растворимостью в железе, что подтверждено многими исследовательскими работами как внутри страны, так и за рубежом. Однако механизм их твердорастворного упрочнения требует дальнейшего изучения. Некоторые люди также предлагают, чтобы при добавлении редкоземельных сплавов в литейную сталь их остаточное количество в стали должно строго контролироваться. Избыток редкоземельных элементов может образовывать эвтектическую смесь с низкой температурой плавления с железом, вызывая сегрегацию на границах зерен и охрупчивание во время затвердевания стальной отливки.
Подводя итог, следует признать, что редкоземельные элементы оказывают на сталь много полезных эффектов. Однако основная проблема применения редкоземельных элементов заключается в том, что трудно обеспечить стабильность управления технологическим процессом, а условия для полного использования их полезных эффектов еще нуждаются в дальнейшем понимании. Соответствующие процессы плавки также нуждаются в дальнейшей оптимизации.
Распространенной проблемой при обработке расплавленной стали редкоземельными сплавами при производстве стального литья является то, что пробка и патрубок нижнего разливочного ковша склонны к образованию наплывов, что влияет на операцию разливки. Основная причина заключается в том, что после того, как редкоземельные элементы в расплавленной стали прореагируют с огнеупорами с высоким содержанием глинозема с образованием алюмината редкоземельных элементов, последующие включения редкоземельных элементов будут прилипать к его поверхности и спекаться. Решение этой проблемы заключается в снижении содержания кислорода и серы в стали и уменьшении включений; Предотвратить вторичное окисление расплавленной стали; Вместо использования глиноземистых пробок и литьевых кирпичей используйте огнеупорные материалы из глины или магния.
