补充资料：稀土铁合金

稀土铁合金
rare earth ferroalloy

x 1 tu tiehejin稀土铁合金(rare earth ferroalloy)稀土元素和铁为主要成分的铁合金。炼钢用的添加剂。铸铁工业用做球化剂、蠕化剂和孕育剂。稀土硅铁是稀土铁合金的主要品种。稀土硅铁除直接使用外，还用作生产其他稀土复合合金的原料。中国生产的稀土硅铁(Fe-SIRE)含REZo%一47%，5135%一46%，Mn<4.0%，Ca<5.。%，Ti<3.5%和S、P、C等杂质。中国包头稀土混合金属的组成为:Ce44%一46%，La16%一18%，Pr6%~7%，Nd27%~29%，SmZ%~3%和少量重稀土元素如Y、Dy、Eu等。稀土复合铁合金的品种很多。如稀土镁硅铁REMgsiFe(球化剂，孕育剂)，稀土钙镁硅铁RECaMgsiFe(脱硫剂、净化剂、蠕化剂)，稀土钙硅铁RECasiFe(孕育剂，蠕化剂)，稀土钦镁硅铁RE-TIMgsiFe(蠕化剂)，稀土锰镁硅铁REMnMgsiFe(球化剂)，稀土铜镁硅铁RECuMgsiFe(球化剂)，稀土锌镁硅铁REznMgsiFe(蠕化剂)等。 简史稀土是从18世纪沿称下来的，因为当时对稀土元素的性质还没有完全认识。矿石开采量少，就有“稀”的感觉，同时它们的氧化物颇像“土”，所以称之为“稀土”。稀土元素是元素周期表IB族17种元素的总称。通常将瓶La、钵Ce、错Pr、钦Nd、拒Pm、衫Sm、铺Eu称为轻稀土或饰组稀土;将礼Gd、试Tb、摘Dy、钦HO、饵Er、镭Tm、德Yb、噜Lu和忆Y称为重稀土或乍L组稀土。从1794年发现忆起，至1947年从铀裂变产物中分离出拒止，全部稀土元素的发现历时150多年。20世纪50年代开始，稀土分离技术有了重大突破，出现了离子交换和溶剂萃取分离单一稀土的技术，大幅度降低了稀土的价格，从而促进了人们对稀土元素及其化合物的性质和用途的研究。60年代以后，稀土的科研、生产和应用进入了蓬勃发展时期。人们对稀土元素的化学、电磁学、光学、固体物理学等方面的性质，以及冶金提取工艺学、稀土分析方法、稀土金相等进行了大量研究。发现它们有许多独特的优异性能，使稀土的应用迅速扩大到黑色冶金、有色冶金、石油化工、玻璃陶瓷、彩色电视、磁性材料、电子工业、原子能工业、电光源和医药、农业等部门。 中国于1958年开始在反射炉和电弧炉中，用包头钢铁公司(包钢)的高炉渣(含RE二0，5%一7%)作原料，以硅铁作还原剂生产稀土硅铁。这是中国稀土铁合金生产的肇始。由于高炉渣含稀土低，稀土硅铁的成本高，1965年开始由包钢冶金研究所研究以白云鄂博的中贫铁矿(含RE二0，7%一10%)为原料，在高炉内火法富集生成含RExo，10%~15%的稀土炉渣的试验。1967年包头市东风钢铁厂som“高炉，用白云鄂博的中贫铁矿生产稀土炉渣，供生产稀土硅铁和稀土镁硅铁。以后又研制成功多种稀土复合合金的冶炼工艺。 性质稀土元素是典型的金属元素。其金属活泼性，仅次于碱金属和碱土金属，极易与氧、氢、氮、硫、磷、碳等生成稳定化合物。稀土元素的主要物理性质见表。稀土金属的物理性质和常见化合价川邢一…颧瓤 续表土 ①估算值。 稀土元素与铁或硅组成的二元系相图可用Fe一ce土元素在铁或硅中的溶解度都很低;(2)除斓与铁不生 (图l)与Fe一Y(图2)或si一Ce(图3)与si一Y(图4)，分成金属化合物外，其余均与铁或硅生成金属化合物; 别代表饰组稀土和忆组稀土的情况。其特点是:(1)稀(3)稀土元素与铁或硅在液相互溶;(4)均有共晶点。中 国工业生产的稀土铁合金的物理性质如下: C日% ，tno 102030 40 50 60 707580 95 90 95 1600尸华弃片学公票七斗卜二罕卜一共鉴 l，二，。l，少1 1 1 1 1 11}1 Fel% 1500凡一州卜.己十一弓，=十一一」一一汁-一十一一十-~啼一一州，o八。一一一一上匕一一望-已竺~一止坦~一三竺一旦乙一些匕一丝~型一一 1400卜育洲沁寸州一一十肖一十一一十一一卜一州一一汁一-十11 1300卜二日一一电盯一汁‘一十一一十一寸一一十一一月卜r尸尸五11‘n“’训 1200卜—卜一一州一一州七一十一州叫-.叶一一十-州-一寸一一州1400卜、i二Ju一派八11 p}}}l习}}l}!19}\z/份尝巴了〔刃乙} 愁”001一州节一味厂节长~计女州一一十，州一州一汁一一」沥l\/你角康科笋几叨 确1000卜-一月一一~曰-一丹一一十目一一十J、护~一十一叶一一十‘一州洲】\护星-一斗路~月I一)Rnl Jd 900门下口二井月一一-卜一十一一+-.一」一‘、卜-一待一一斗一一日IUUUt\/价“，1 1 1 11 800卜一一卜月日一一竹长，，卜771一，曰二~一十一决才七?r斗二孔洲贮1 34一5 1 1 1 11 7001一一一卜十」一一十十一卞-一寸一一寸丁二卜一一仁闷r伊‘一11写l军l军!军!l 600卜一一卜‘卜仁一一卜卜一卜一一仁登竺.之尸日“，vo 10 20 10 dn气0 60，0 RO QO 100 11!!1 1 11!11、一了一尹1 Yx(丫Fe)/%Fe 500乡一刁一J创卜一只井一决尸一去尸 一’『10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 F.x(Fe众、/o/oce_、___，~_ 图艺铁钻一兀示十漓柑曰 图1铁饰二元系平衡相图 642魏蒙 品种熔化温度范围/℃密度馆·。m一“异向性，提高板材的宽冷弯合格率和冲击性能，减少焊 FesiRE 1080一1250 4.7一5.4接热影响区产生裂纹的倾向。用于硼合金结构钢，可提 REM卢F。98。一1180 4.。一4·1高其低温冲击韧性和降低缺口敏感性。用于轴承钢，可 RECaMgsiFe 1215一1230 3.9一4·2提高韧性、耐磨性和疲劳寿命。用于高速钢，可改善其 RECasiFe 1310一133。、今0一4.3高温塑性。某些添加稀土元素的高速钢，可采用热扭成 RETIMssiFe 1230一12354.1一4.4型的工艺。一些铁素体和马氏体型不锈耐热钢中加入 REMnMssiFe 1200一12504.0一4.5适量稀土后，可控制钢锭的柱状晶发展，钢的质量、热 加工性能和成材率亦得到提高。用于奥氏体不锈耐热 钢，可提高钢液的流动性和钢的耐蚀性，改善钢锭的表 面质量和热塑性。稀土元素还能有效地提高高铬不锈 C.sil%80 ]0一飞。‘一30 40506070~如钢的高涓杭氢让性和热强性:搽高铁铬铝电热合金的 I印O一一，尸一一了‘于，一，，广书二“;。JI、~、。~l。，一，。”、、一一，~，、尸、~~。‘、、、一、J 1 11止乡l不司111夕11仍11 111多弓旦J」二、习L生而多〔一仁七、公L二砰‘比一比，7rJ甲巾U步扮If目也庄日日牢鱿.工入2、l明 ‘500卜十一悔粉汗汁想十汁训灿卜十一十州向;提高电机用硅钢的塑性和降低其单位铁损;使工业 分1400卜一仁一牛习斗4一月‘斗一斗一例纯铁的矫丽力下降‘当稀土残留量大于0.05%时可完 脚1300卜一一卜一一+一十斗汁一月月一一~1。，。、~。j~，。 111!!11111拓仁吞心石‘孟军井ee叫仕褥俐甲怖工兀系足恢独Lru月兄乳利脱饥介U。月日夕叹 1200卜一一卜一一+-丰斗斗一州一卜-十一一斗一州卜卜-斗-~一刹_t一~，，L人~一一‘。，_、。_。~一_一一，，~，_，、一卜 11叮少月竺l旦1 1.月灯口，11二少下寸1飞勺气叫刁卜二」乙少尚夕丈刀节门乙gtTJ文戈旦盖之沁卜认下乙于殆】上夕火甲目刀门川月八 1100卜翁，亩斗扩司户青一贪洲犷谕”责态。能消除氢、氮和一些低熔点杂质的有害影响，从而 cex(。，si)/%si提高铸钢的流动性;细化铸态组织和消除疏松，显著增 强铸钢的抗热裂性、塑性及韧性(尤其是低温韧性)。用 图3硅肺二元系平衡相图于装甲铸钢可提高其铸造工艺性能和冲击韧性。稀土 元素可改变铸铁中石墨的形状，起球墨化作用。按原铁 水的化学成分和稀土加入量的不同，能获得由片状、厚 片状、蠕虫状到团状、球状等各种形状的石墨。而随着 y，si/o/o:。石墨形状的改变，铸铁的机械性能和加工性能显著提 :000一一华一华一-一翠一理‘典生』黔单翠书戮高。稀土元素还能消除铸铁中钦、锑、秘、砷、锡、铅等微 }，835 1840.然。}量元素对球化的不良影响，并明显减少球铁缩松、夹 ’阳”「/iV}}\}渣、皮下气孔等缺陷。因此稀土铁合金作为优良的球化 __】/I(7刘畔竺\}剂、蠕化剂而被大量用于球墨铸铁和蠕墨铸铁的生产。 各600卜刀v，怪”‘1任肠、、l-一 比产尸‘/}}}I\}中国球墨铸铁的90%是用稀土镁硅铁合金作球化剂。 p卜一\1 1.1!、l’~一刁-一~尸、曰廿“一/u~z’J‘’卜一粉、一岁、曰~”‘甲’目尸’动。 睡，40衅\/}}}}\/州此外，由于稀土元素还具有脱氧、脱硫、减少或消除低 蛆}\1 1111\夕/} !V，26。}1}，，，1二\/}熔点杂质的有害影响，细化铸铁的基本组织，降低铸铁 ’川“口几(行)}}{!，器、>99州的共晶转变温度并使共晶点向碳高的方向移动等作 ___}、“丫_}.1}.}“l一}用，因而也常用于普通灰铸铁、高强灰铸铁、耐磨灰铸 }引引荆利}铁、白口铸铁和可锻铸铁等，以提高它们的铸造性能、 80。卜卞前一责专产责爪洁亩飞打命韶。机械性能及使用性能。 Y二(丫si)/%，资源已发现的稀土矿物有250种以上。其中有 工业价值的约50余种，而已用于生产稀土元素的主要 图4硅忆二元系平衡相图矿物不足10种。最重要的稀土矿物是氟碳钵斓矿(ce， La)FC03。它的工业精矿中含稀土氧化物约60%~ _用途炼钢时稀土金属通常以稀土铁合金的形式70阶独居石(c一La，Th)Po4的工业精矿，含稀土氧 “/、’月”肌荆、肌圳‘、“叭少俐甲干立揭大水训狱里’饼化物约60%。氟碳钵斓矿与独居石共生矿的工业精 化钢液和改变夹杂物的形态与分布，消除低熔点杂质矿，含稀土氧化物约60%一68%。忆和重稀土的重要 (铅、砷等)的危害以及微合金化的作用。用于碳素钢和，，曰，*，，八二。。、。八一，，.，、、、，:.、、‘ 、_“目‘”下~“子’山自~一队曰~阳““’r”“。用“叭尔俐’阳一资源是磷忆矿(Y，Ce，Er)PO4。工业精矿含氧化忆约 ‘曰J‘~’毕目~’r“’，摊’叫””山阴’工认吠胃邢“刁目“廿‘曰3。%。供生产稀土的原料，还有处理一些含稀土的复合 643{xl稀 矿石、独居石等回收所需的金属如牡、忆、单一稀土元 素后，所产生的稀土富集物。原料RE刀，F。PZo。F Th氏 中国稀土资源极为丰富，饰组和忆组稀土储量均中贫铁矿8一n约25约1.5约10 占世界第一位，并具有分布广、矿种全、矿床类型多的稀土精矿(I)约40约7约8约n 0.25 特点。除内蒙古自治区白云鄂博稀土共生矿和赣南离稀土精矿(U约20约20约4约130·16 子吸附型矿外，广东、广西、江西、福建、湖南、云南、山注:RE一0.834RE二马 东、台湾等省区还有独居石、磷忆矿、褐忆妮矿、硅钦饰 忆矿及氟碳饰斓矿等。中国生产稀土铁合金的稀土原这些原料含磷高。要经过高炉或电炉火法处理得到低 料，主要取自内蒙古自治区的白云鄂博矿。它们的化学磷、低铁的稀土富渣后用作生产稀土铁合金的原料。

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