钢中稀土铈与低熔点金属元素锡相互作用规律研究

摘要

随着社会对钢材用量的增加，以废钢为主要原料的电弧炉炼钢将会得到快速的发展；然而废钢在循环使用过程中，使钢中低熔点金属元素(如Sn、Pb、Sb、As、Bi等)的含量不断增加，这些低熔点金属元素将对钢材的性能造成严重的危害。因此，对钢中低熔点金属元素含量的控制及去除问题成为新的研究热点。稀土元素几乎是唯一能与钢中Pb、Sn等有害元素化合的元素，这是因为稀土元素的电子结构特殊而具有极强的化学活性。 本文采用Miedema二元生成热模型，计算稀土铈和低熔点金属锡元素作用生成铈-锡化合物的生成热，用晶体离子熵公式计算熵变，用绝对熵法估算化合物标准生成自由能。从热力学方面证明了稀土铈和钢中低熔点金属锡反应是完全可能的。 本实验在低氧、低硫的工业纯铁中配加一定量的高纯稀土铈和高纯低熔点金属锡，在中频真空感应熔炼炉中进行冶炼，将炼好的钢样一部分进行退火处理。采用OM(金相显微镜)、SEM(扫描电镜)、XRD(X射线衍射仪)、EPMA(电子探针)等手段对铸态试样和退火试样进行定性和定量分析，确定在本实验条件下，添加的稀土铈优先与钢液中微量的氧、硫反应，形成Ce2O3和Ce2O2S化合物。当氧、硫元素降低到一定程度后，铈与锡开始发生反应生成铈-锡化合物。 稀土元素铈和低熔点金属锡除单独结合生成高熔点化合物外；有少量的铈-锡化合物还会以先形成Ce2O3和Ce2O2S化合物作为生成核心进行生长，形成复相组织。复相组织颗粒尺寸较大，一般在10～100μm之间，随机分布于基体中。单独形核的铈-锡化合物为深灰色的球状颗粒，尺寸细小，一般为1～10/μm，主要沿晶界分布。 通过实验可知，在炼钢温度范围内，铈与锡相互作用能够生成高熔点化合物，从而可以推断铈能够减轻低氧、低硫钢中低熔点金属元素对钢材性能危害。

目录

文摘

英文文摘

引言

第一章绪论

第二章实验方法

第三章铈-锡化合物的热力学预测

第四章铈-锡化合物的相结构和成分分析

第五章铈-锡化合物光学性质和形貌分析

第六章结论

致谢

参考文献

附录

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