稀土元素的功能及作用

微量稀土元素加入镍铬（铁）合金后，对多项性能产生良好的作用。稀土元素已成为合金必不可缺的微量添加元素。其良好作用主要有以下几个方面。

1.提高合金的抗氧化性能

作者曾研究微量稀土元素对Cr20Ni80、Cr15Ni60合金性能的影响。研究结果表明：微量稀土元素可以显著改善合金在1100℃以下的抗氧化性能，试验结果列于表13-7。稀土元素提高镍铬（铁）电热合金抗氧化性能的原因是：微量稀土元素增强Cr₂O₃氧化膜与基体金属的结合力，使氧化膜不易剥落，从而提高了氧化膜的保护作用，降低了氧化速度，提高了抗氧化性能。

表13-7 稀土元素含量对Cr20Ni80合金氧化增重的作用

2.改善合金的塑性

作者研究结果证实，微量稀土元素加入镍铬合金后，能显著降低含硫量，提高合金的纯净度，改善了合金的塑性。表13-8列出稀土元素加入量对Cr20Ni80钢力学性能的影响。稀土元素的最佳加入量（质量分数）为0.20%，是以混合稀土合金的形式加入的，镧和铈的总量（质量分数）大于95%。

表13-8 稀土元素加入量对Cr20Ni80钢力学性能的影响

注：表中数据为3只试样的平均值。

3.提高合金的快速寿命值

由于稀土元素La、Ce、Y等，可以显著改善镍铬（铁）电热合金的抗氧化性能，因此也能提高合金在1200℃时的快速寿命的试验值。(www.xing528.com)

图13-8示出稀土元素加入量对Cr20Ni80合金快速寿命试验值的影响。从图中可知：随着稀土元素含量的增加，合金快速寿命值提高

图13-8 稀土元素加入量对Cr20Ni80合金快速寿命值的影响

4.抑制合金高温时晶粒粗化

电热合金长期在高温下工作，晶粒长大会促进合金脆化，导致电热元件断裂。Cr20Ni80合金中加入稀土元素后，能使其高温下晶粒细化。表13-9列出稀土元素对Cr20Ni80合金高温晶粒度评级的影响。

图13-9示出稀土元素加入量对Cr20Ni80合金晶粒度评级的影响。这是试样在1200℃下连续保持100h后，进行晶粒度评级。不含稀土元素的合金为3级；加入0.20%稀土元素的合金为5级。由此可见，稀土元素具有抑制镍铬（铁）电热合金高温晶粒粗化的趋势，这对减缓合金脆化、延长电热元件寿命具有重要的作用。

图13-9 稀土元素加入量对Cr20Ni80合金晶粒度评级的影响

表13-9 稀土元素对Cr20Ni80合金高温晶粒度的影响