近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展持續(xù)穩(wěn)定，同時(shí)帶來(lái)的是對(duì)資源的需求亦日益迫切，我國(guó)已成為鋼材需求大國(guó)。作為稀土資源豐富的國(guó)家，合理開(kāi)發(fā)和利用稀土，進(jìn)一步研究和探索稀土在鋼鐵及有色金屬中的應(yīng)用是十分必要和及時(shí)的。
一、稀土在鋼鐵中的應(yīng)用
1.稀土在鋼中的應(yīng)用
稀土真正應(yīng)用于鋼是在第二次世界大戰(zhàn)期間，因戰(zhàn)爭(zhēng)而大量的需求，人們發(fā)現(xiàn)稀土元素加入鋼中，可提高鋼的性能。也就是在冶煉鋼的時(shí)候，如果加入稀土元素的方法得當(dāng)，比例合適，就會(huì)得到優(yōu)質(zhì)的碳素鋼，稀土可改善鋼的許多性能。
稀土元素的微合金化作用主要是由稀土原子在晶界上偏聚，與其他元素交互作用引起晶界的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和能量的變化，并影響其他元素的擴(kuò)散和新相的成核與長(zhǎng)大，最終導(dǎo)致鋼組織與性能的變化。在冶煉過(guò)程中，稀土可以與鋼中磷、砷、錫、銻、鉍、鋯等低熔點(diǎn)有害元素相作用，形成熔點(diǎn)較高的化合物，也有抑制這些雜質(zhì)和晶界上的偏折。
稀土加入鋼液中生成球狀稀土硫化物或硫氧化物，取代容易形成的長(zhǎng)條狀MnS夾雜，使硫化物形狀得到控制，提高了鋼的熱塑性，特別是橫向沖擊性，改善鋼材的各向異性。稀土使棱角狀高硬度的氧化鋁轉(zhuǎn)化為球狀硫化物及鋁酸稀土，有利于提高鋼的抗疲勞性能。
通過(guò)熱力學(xué)分析和研究表明：在鋼鐵中加入稀土可提高鋼鐵的強(qiáng)度、耐磨性和抗氧化等性能。
我國(guó)稀土在鋼中的應(yīng)用開(kāi)始于20世紀(jì)60年代初，至今已有30多年的歷史，稀土處理鋼的牌號(hào)近50個(gè)，可分為兩類(lèi)：第一是含Cu、P類(lèi)的低合金鋼，主要利用稀土改善鋼的耐蝕性；第二是Mn、Nb、V、Ti稀土處理低合金鋼，這類(lèi)鋼除利用稀土可改善鋼的耐腐蝕性外，更主要利用其可改善鋼的強(qiáng)度和耐磨性的性能。
1980年我國(guó)稀土處理鋼的產(chǎn)量?jī)H為1.5萬(wàn)噸、1985年為11.2萬(wàn)噸，1990年達(dá)34萬(wàn)噸，1995年52.2萬(wàn)噸，2000年為77.9萬(wàn)噸，近幾年的產(chǎn)量為：2001年為74.6萬(wàn)噸，2002年為83.1萬(wàn)噸，2003年為94.0萬(wàn)噸（歷史最高）。
近10年稀土處理鋼的總量為642.6萬(wàn)噸，每噸鋼平均增值400元，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益20億元，社會(huì)效益近100億元。據(jù)統(tǒng)計(jì)2002年世界稀土消費(fèi)量為8.84萬(wàn)噸（REO），我國(guó)稀土消費(fèi)量為2萬(wàn)噸（REO）。稀土在鋼中應(yīng)用的消費(fèi)量占我國(guó)稀土消費(fèi)總量的2%，我國(guó)稀土處理鋼的發(fā)展前期較快，但從1999年以后未能繼續(xù)提高，波動(dòng)在80萬(wàn)噸上下。
2.稀土在鑄鐵中的應(yīng)用
我國(guó)稀土在鑄鐵中的應(yīng)用量最多時(shí)可占到年消耗稀土總量的45%左右。經(jīng)過(guò)30多年的開(kāi)發(fā)研究，稀土在鑄鐵的應(yīng)用及其工藝技術(shù)日益成熟，并已創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但近幾年稀土在鑄鐵的消費(fèi)徘徊不定。
稀土由于具有良好的球化效果，并且有抗微量反球化元素的干擾作用，以及脫氧和凈化鐵液等作用，在國(guó)內(nèi)球墨鑄鐵件的生產(chǎn)中，稀土作為球化劑的主要成份之一而得到廣泛應(yīng)用。其中，稀土鎂球墨鑄鐵由于具有強(qiáng)度和韌性、塑性好等優(yōu)良性能，在各行業(yè)的機(jī)械（機(jī)具）產(chǎn)品中逐漸代替部分灰鑄鐵件，可鍛鐵件和鑄鋼件，而使他在鑄造合金中的比例逐年提高。2001年我國(guó)稀土鎂球化劑折合利用稀土氧化物（REO）為1200~1450噸。主要以輕稀土為主（鈰50%左右），在厚大斷向球墨鑄鐵中一般使用有一定抗衰老作用的重稀土（鑭系、釔系）。
目前，我國(guó)離心墨球鑄鐵管發(fā)展迅速。據(jù)2001年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已有83條生產(chǎn)線。已掌握了水冷金屬型（冷模法），涂料和樹(shù)脂砂墊模法等生產(chǎn)工藝，全年產(chǎn)量已達(dá)88.93噸，以2001年全國(guó)年產(chǎn)量計(jì)算，折合利用稀土氧化物500噸。
同時(shí)，稀土也應(yīng)用在其他鑄件上。普遍在鑄鐵折合利用稀土氧化物90~180噸/年，且對(duì)球墨鑄鐵件，估計(jì)稀土用量在10~20噸/年。
由于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和西部大開(kāi)發(fā)使我國(guó)鑄件的產(chǎn)量以較快的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)在“十五”期間，我國(guó)的鑄件年產(chǎn)量會(huì)保持在1400~1600萬(wàn)噸水平，其中鑄鐵件產(chǎn)量約1000~1200萬(wàn)噸，從大的應(yīng)用領(lǐng)域看，擴(kuò)大稀土在鑄鐵中的應(yīng)用的主要領(lǐng)域是離心球墨鑄鐵管和汽車(chē)球鐵鑄造，從國(guó)內(nèi)外情況對(duì)比看，日本、法國(guó)等國(guó)家的離心球墨鑄鐵管在壓力管道中的使用量已占全部鑄管的95%~98%，而我國(guó)目前僅為50%左右，發(fā)展空間很大，預(yù)計(jì)在未來(lái)3~5年內(nèi)我國(guó)球墨鑄鐵件的年產(chǎn)量將提高350~400萬(wàn)噸，折合利用稀土氧化物為1680~1920噸。稀土在鑄鐵中這一傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中將保持上升態(tài)勢(shì)其可持續(xù)既有需要又有條件。
二、稀土在有色金屬中的應(yīng)用
我國(guó)稀土在有色金屬中的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，雖然和稀土在鋼中的應(yīng)用時(shí)間差不多，但直到1985年組織推廣稀土在鋁電線，電纜中的應(yīng)用取得成果后才有了突破性進(jìn)展。1985年消費(fèi)量為330噸（REO），1994年為600噸（REO），2003年為1000噸（REO），平均年增長(zhǎng)高于13%。目前稀土在有色金屬及合金中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用有明顯效果的有：鋁、銅、鎂、錫、鈦、鉬、鎳、鈷、鈮及鉑族金屬等，稀土金屬在這些有色金屬及合金中的添加量一般小于0.5%，但產(chǎn)生的效果極為顯著。稀土能起到凈化、變質(zhì)、細(xì)化晶粒的作用。
稀土金屬用作鋁合金添加劑，改變鋁合金的物理性質(zhì)，增加其耐磨性，耐高溫，提高強(qiáng)度，改善加工性能。稀土鋁合金也是我國(guó)最早將稀土應(yīng)用于有色金屬的范例。鋁合金和鑄鋁合金的年產(chǎn)量可達(dá)33~34萬(wàn)噸。目前我國(guó)已研究成功稀土泡沫鋁合金，這是一種新型功能材料與結(jié)構(gòu)材料，被認(rèn)為是一種大有前途的未來(lái)汽車(chē)與其他交通工具用的良好材料。目前“863”計(jì)劃項(xiàng)目中的一項(xiàng)可實(shí)現(xiàn)百年防腐的新材料－稀土鋁合金，已通過(guò)鑒定并有近幾百?lài)?guó)家甲級(jí)設(shè)計(jì)院考慮將其應(yīng)用于防腐高端領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分看好。
銅中加入稀土元素（Ce），可對(duì)銅的導(dǎo)電性，抗拉強(qiáng)度、硬度、耐磨性有所改善，可起到凈化，除雜質(zhì)的作用。同時(shí)使晶粒細(xì)化。我國(guó)稀土紫銅、黃銅的年產(chǎn)量可達(dá)6萬(wàn)噸。
我國(guó)是鎂資源大國(guó)，儲(chǔ)量居世界首位，也是鎂生產(chǎn)大國(guó)和最大出口國(guó)，年產(chǎn)量的80%以上出口。2000年，科技部推動(dòng)了“鎂合金開(kāi)發(fā)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化”前期戰(zhàn)略研究，在“863”計(jì)劃中，有3種在175℃具有良好抗蠕變性能的鎂合金、低成本鎂稀土中間合金制備技術(shù)，耐熱鎂合金的壓鑄技術(shù)，取得很大突破。可使稀土鎂合金在耐熱、耐蝕，阻燃等性能方面有很大提高，目前，長(zhǎng)春應(yīng)化所與一汽合作，用高技術(shù)改造稀土鎂合金，可年產(chǎn)12萬(wàn)件鎂合金鑄件，稀土消費(fèi)量也應(yīng)有增長(zhǎng)。
稀土元素添加在錫鋅基無(wú)鉛釬料合金中，可使合金濕性較好，組織細(xì)密，力學(xué)性能優(yōu)良，無(wú)毒，價(jià)格便宜。同樣采用溶膠凝膠（SoC-CCl）和兩步還原法，制成的稀土鉬粉末，其性能也有很大改善。
稀土在有色金屬中的應(yīng)用涉及多種元素，總的趨勢(shì)是越來(lái)越廣泛，對(duì)我國(guó)稀土資源開(kāi)發(fā)和應(yīng)用起到了積極的作用，但目前，成功的產(chǎn)品和合金并不是很多。
三、目前應(yīng)關(guān)注的問(wèn)題
目前，冶金行業(yè)稀土的總消費(fèi)量為5000~6000噸（REO），其中70%以上是以稀土鎂硅鐵合金的形式用于鑄鐵中，剩下的50%用于有色金屬。鋼的用量?jī)H為1/6左右，雖然稀土處理鋼的研究又取得了很大進(jìn)展，并有多項(xiàng)新的科研成果誕生，但稀土處理鋼的比例不到我國(guó)鋼產(chǎn)量（2003年為2億噸左右）的0.5%，20世紀(jì)美國(guó)在70～80年代時(shí)稀土處理鋼產(chǎn)量為700~900萬(wàn)噸，鋼總產(chǎn)量為1億噸。如果我國(guó)稀土處理鋼能力提高到1000萬(wàn)噸/年，年消費(fèi)稀土（鑭鈰）混合稀土氧化物將達(dá)8000噸左右，這對(duì)加大稀土在冶金行業(yè)（稀土傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域）的應(yīng)用是有益的，其效果將是鋼材的附加值增大了，經(jīng)濟(jì)效益就會(huì)增長(zhǎng)。
因此，無(wú)論是從事稀土研究的科研人員還是信息工作者，都應(yīng)積極呼吁、加強(qiáng)宣傳、做好推廣工作，不斷開(kāi)拓稀土鋼的應(yīng)用市場(chǎng)，使稀土這一寶貴資源發(fā)揮出其特有的價(jià)值。( 陳亞平)
