为什么要在钢铁中加入稀土元素

在元素周期表上，差不多每种元素各占一格，只有两个例外，镧系元素和锕系元素分别有15种，各自挤在一个格内。其中，镧系又称稀土族，是元素中的一个大家族，共有兄弟15个，它们的名字叫做：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镨。它们的原子结构及特性都很相近，甚至在矿石中，也总是集聚在一起。另外还有钪和钇两种元素，虽然在周期表上它们另有座位，但仍属于镧系元素一族，在矿物中，它们也常常和稀土族在一起，因此人们也常把它们看成是稀土族的一家。

稀土元素早在1794年就已被发现了，但在以后的150多年中，它们一直是默默无闻的，因为人们没有发现它们有多大用途。直到第二次世界大战时期，稀土元素被加入到钢铁中，这才显出了它们的作用。

现在，稀土元素的应用范围已经越来越广泛了。它们几乎到处都能显示出良好的作用，尤其是可用来改善钢铁材料的性能，因而被称为“钢铁中的维生素”。

球墨铸铁中加入稀土元素后，耐磨性能好，韧性又高，还能耐疲劳，可以代替钢来制造机器；耐酸铸铁本来最容易产生气孔，废品率很高，加入稀土元素以后，可以消除气孔，废品率大大降低，耐酸性也能提高几倍；碳素钢中含磷量高了，在温度很低时就要发脆，但加入稀土元素以后，低温脆性消除了，磷反而能提高钢的强度和耐腐蚀性能；超高强度结构钢本来是不易焊接的，加点稀土元素以后，焊接性能显著地改善；滚珠钢和工具钢的硬度都很高，但是塑性和韧性却较差，加入稀土元素以后，两者性能都有提高，使用寿命更长了；不锈耐热钢本来是难于加工的，加点稀土元素以后，不但变得容易加工了，而且在高温下的抗氧化性显著加强……

为什么稀土元素在钢铁中有这样“神奇”的作用呢？原来，稀土元素在钢铁中起了脱硫、脱氧、脱氢和固定氮气的作用，将这些钢铁中的有害杂质大大清除。其次，钢铁中加入稀土元素之后，非金属夹杂物的形态改变了，原来是条带状的变成更加细小和分散的球粒状，夹杂物的危害性也因而减小。此外，稀土元素还能与铁和其他元素形成合金，改善钢铁的性质。

我国稀土矿物资源丰富，据勘察，世界上绝大部分稀土矿物我国都有，所以在我国进行稀土元素研究，就尤为重要了。

关键词：稀土元素 钢铁