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稀土元素对焊缝组织及性能的影响 目录 一.简单介绍稀土元素 二.（实验）稀土氧化钇对焊缝微观组织和性能的影响及作用机理 (a).稀土氧化钇对焊缝组织的影响 (b).稀土氧化钇对焊缝金属中夹杂物形态的影响 (c).稀土氧化钇对焊缝金属中扩散氢含量的影响 (d).稀土氧化钇的脱硫、磷的作用 (e).稀土氧化物的作用机制 三.（总结）稀土元素对焊缝组织及性能的影响 (a).稀土元素对焊缝金属组织的影响 (b).稀土元素对抗磨蚀性的影响 (c).稀土元素对焊接硬度的影响 (d).稀土元素对夹杂物的作用 (e).稀土元素对焊缝气孔的影响 (f).稀土元素对抗热裂性能的影响 一.稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La）、铈(Ce）、镨(Pr）、钕(Nd）、钷(Pm）、钐(Sm）、铕(Eu）、钆(Gd）、铽(Tb）、镝(Dy）、钬(Ho）、铒(Er）、铥(Tm）、镱(Yb）、镥(Lu），以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc）和钇(Y）共17种元素，称为稀土元素。稀土元素的化学性质是非常活泼的 ,几乎能与所有的非金属元素发生反应。极易与氧、氢、氮、硫作用生成相应的稳定化合物。因此在冶金工业中曾使用稀土元素脱氧、脱硫、起净化和调质作用均收到良好的效果。 在焊接冶金过程中稀土元素有着极其重要的作用 。在焊接生产中稀土元素往往通过加入药皮中向焊缝组织过渡。 目前焊条药皮中常用的含稀土物料为 :稀土硅合金 ,稀土硅钙铁合金 ,氧化铈 ,氧化镧和氟化稀土等。适量的稀土具脱氧、脱硫, 减少夹杂, 净化焊缝组织, 细化晶粒的作用。因此焊缝中溶入稀土元素后, 其耐磨性、抗气蚀性、耐磨蚀性及焊缝冲击韧性等明显得到提高。 二.稀土氧化钇对焊缝微观组织和性能的影响及作用机理 稀土氧化物对焊缝组织的影响 不含氧化钇的试样和添加不同含量氧化钇的试样再热晶区的组织见图 稀土氧化钇的脱硫、磷的作用 表2氧化钇对焊缝化学成分影响试验结果（质量分数，%） 稀土氧化物的作用机制 对于稀土氧化物在焊接冶金中的行为，可以从以下几方面进行分析探讨。对于重稀土氧化物在高温下存在下列反应： RE2O3?2RE(g)+3O(g) （1） 式（1）表明：氧化钇在高温时要分解为稀土原子和氧原子；在焊接条件下，焊接电弧的高温（ 弧柱温度可达5000~30000K ;）足以使上述反应充分进行，并达到平衡，使电弧气氛中含有稀土原子。这些活性稀土原子很容易吸附于金属熔滴表面而过渡到熔池中。由于稀土元素是表面活性元素，可降低熔滴表面张力，使得熔滴在焊条端部停留时间变短，减少了对氢的吸附。 另外，稀土氧化物在钢液中存在下列反应： Y2O3(s)?2[Y]+3[O] （2） 式（2）和式（1）都表明，有部分稀土原子可以过渡到熔池中，这些稀土原子能够与熔池中的氢、氧以及硫发生反应，起到净化焊缝金属，去氢脱硫的作用。熔池的温度与弧柱温度比较低，进入到熔池中的 未分解的稀土氧化物不再分解，在一定条件下，发生如下反应： RE2O3(s)+[S]+[C]=RE2O2S+CO(s) （3） 该反应说明稀土氧化物具有使熔池脱硫的作用。上述各反应生成的稀土氧化物、稀土硫化物及稀土硫氧化物一部分进入熔渣，一部分残留在焊缝中成为夹杂物。 三.稀土元素对焊缝金属组织的影响 一方面加入稀土可净化焊缝金属组织。稀土具有强烈的脱氧、脱氢、脱硫作用, 适量的稀土可以与氢形成氢化物。因此, 减少焊缝金属中扩散氢的含量。 稀土与硫化物进入渣中, 从而降低了焊缝中的含硫量。通过稀土净化焊缝, 则作为焊逢断裂过程中的夹杂物起裂源减少, 可显著改善焊缝韧性。 另一方面稀土对焊缝金属凝固组织的影响, 它影响奥氏体初晶数量, 形态及共晶粗细。 当加入少量稀土时, 奥氏体初晶减少, 共晶增多, 树枝状晶逐渐变为等轴晶, 共晶片间距显著加大。这是由于稀土元素的脱氧作用使作为非自发晶核的氧化物数目减少的结果。 当稀土的加入量为最佳值时, 初晶增加, 树枝状晶绝大多数变为等轴晶, 共晶减少, 共晶片间距减少, 稀土的变质细化作用更明显, 进一步改善了焊缝金属组织。 ■稀土元素对抗磨蚀性的影响 当