稀土元素提升模具钢品质的研究

热作模具钢中加入少量稀土元素，可以起到改善碳化物和夹杂物的形态、细化钢的晶粒、净化和强化晶界等作用，从而提高模具钢的力学性能。

1.稀土元素细化晶粒的作用

表9-19列出稀土元素La对5CrMnMo钢晶粒尺寸的影响。数据表明：5CrMnMo热作模具钢中，加入质量分数0.25%的富镧稀土，可以细化淬火组织。使钢具有良好的韧性和塑性。

表9-19 稀土元素La对5CrMnMo钢晶粒尺寸的影响

注：试样为铸态。

含钨热作模具钢中，加入质量分数0.20%～0.35%的富镧稀土合金后，钢的晶粒得到细化。少量稀土元素还能抑制高温奥氏体晶粒长大，使淬火后钢的组织更加均匀和细化。最终提高了钢的强度和韧性。表9-20列出稀土元素对3Cr2W8V钢力学性能的影响。

表9-20 稀土元素对3Cr2W8V钢力学性能的影响(www.xing528.com)

注：试验钢为3Cr2W8V铸态试样。

2.稀土元素净化晶界作用

表9-21列出稀土元素对3Cr2W8V钢中杂质元素在晶界含量的影响。这是对热作模具钢晶界区进行电子探针分析的结果。从表中数据可以明显地看出：稀土元素可以降低有害杂质元素在3Cr2W8V钢晶界中的含量，对晶界起到净化作用。这也是稀土元素提高热作模具钢强度和韧性的原因。

表9-21 稀土元素对3Cr2W8V钢中杂质元素在晶界含量的影响

总之，在热作模具钢冶炼过程，通过向钢中加入质量分数0.20%～0.30%的稀土合金或混合稀土，可以有效地改善钢的塑性和韧性。同时，加入适量的稀土元素，对降低钢中含硫量，提高钢的纯净度是有益的。