稀土元素在化学热处理中的应用
稀土材料的烧结与热处理技术
稀土材料的烧结与热处理技术引言稀土材料是一类具有特殊化学和物理性质的重要材料，被广泛应用于电子、光电、磁性材料等领域。
稀土材料的烧结与热处理技术对于其性能和应用起着至关重要的作用。
本文将介绍稀土材料的烧结工艺和热处理技术，以及它们的影响因素和应用的发展趋势。
烧结工艺烧结是将稀土材料粉末通过热压和热处理使其颗粒间形成化学键和结晶结构的过程。
烧结工艺的主要步骤包括：材料准备、混合、成型、烧结和后处理。
1.材料准备：选择合适的稀土材料和添加剂，精细研磨材料粉末，控制其颗粒大小和分布。
2.混合：将稀土材料粉末与添加剂按一定比例混合均匀，以提高材料的烧结性能。
3.成型：采用压制或注射成型等方法将材料粉末固化成所需形状。
4.烧结：将成型后的稀土材料置于高温下进行烧结处理，使颗粒间产生结合作用，并形成致密的结构。
5.后处理：烧结后的材料需要经过退火、加工和表面处理等后处理步骤，以优化材料的性能。
烧结工艺中的参数控制和工艺优化对于稀土材料的烧结效果和性能起着重要作用。
烧结温度、时间、压力以及添加剂的类型和含量等因素都会影响材料的烧结致密度、晶粒长大和晶界结合强度等性能指标。
热处理技术热处理是稀土材料在一定温度下通过加热和恒温保温等过程改变其组织结构和性能的技术。
常见的热处理方法包括退火、固溶处理、时效处理和淬火等。
1.退火：退火是将材料加热到一定温度后，通过恒温保温和缓慢冷却使材料的晶粒尺寸增大、晶格缺陷减少，从而改善材料的韧性和塑性。
2.固溶处理：稀土材料中的合金元素溶解于基体中，通过固溶处理可以改变材料的硬度、强度和耐蚀性等性能指标。
3.时效处理：将材料在固溶处理后经过一定时间的恒温保温，使合金元素在基体中析出形成弥散相，提高材料的强度和硬度。
4.淬火：通过将材料迅速冷却到室温，使材料发生相变或形成非平衡结构，从而提高材料的硬度和强度。
热处理过程中的温度、时间和冷却速率等参数的控制对于稀土材料的组织结构和性能起着决定性的影响。
稀土元素在化学热处理中的催渗和扩散机理研究
Ｔｈ ｅ ｍｅ ｔｎ ａ ｅ ｉ ｎ ｒ ａ ｅ ｂ ｉ ｕ ｌ ｎ ｅ ｈ ｃ ｉｎ ｏ ｃ ｉ ｉｙ ａ ｄ ｃ ｔ ｌ ｓｓｏ ｅ ｐ ｒ ａ ｉ ｇ ｒ ｔ ｓ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｏ ｖ ｏ ｓｙ ｕ ｄ ｒｔ ｅ ａ ｔ ｆａ ｔ ｔ ｎ ａ ａ ｙ ｉ ｆＲＥ ｌｍｅ ｔ． Ｔｈ ｏ ｖ ｅｅ ｎ ｓ ｅ ＲＥ ｌｍｅ ｔ ｅｅ ｎ ｓ ｐ ｒ ｅ ｔｄ ｉ ｕ ｆ ｃ ｆｔ ｅ ｓ ｅ ｌ ｈ ｎ ｔ ｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｐ ｒ ｏ ｍａ ｃ ｆｔ ｅ ｐ ｒ ａ ｉ ａ ｅ ｒ ｆ ｅ ｔｖ ｌ ｅ ａ ｅ ｎ ｓ ｒａ ｅｏ ｈ ｔ ｅ ，ｔ ｅ ｈ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｍ ｇ ｎ ｌ ｙ ｒａ ｅｅ ｆ ｃ ｉ ｅ ｙ ｉ ｒ ｖ ． ｍｐ ｏ ｅ ｄ
摘要 稀土元素的特殊 电子结构 （ｆ决定 了它具有很 高的化 学活性 ， ４） 在化 学热 处理 中能起 到活化催 渗作 用， 显 著提 高渗 速 ； 土元 素被渗入钢件表层 ， 稀 有效地 改善 了渗层 组织 和性 能 。从化 学热处理 的基本过程 入手 ， 简要介 绍 了 稀 土在化学热处理 中的作 用， 着重分析 了稀土元素的 活化催渗 和扩散机理 。
欲渗元素原子或离子 以及含欲 渗元素 原子 的某些物 质等 ， 以下
同， 并用 Ｆ Ｓ表示） 在金属表 面上 进行吸 附和 由此 产生 的各种 界
面 反应 ；
（） ４ 内扩散 ： 界面反应的 Ｆ （ Ｓ 写成 ［ ｓ ） Ｆ ］ 由金属 表面 向纵 深
迁移 ；
过程 中能缩短热处 理周期 ， 降低 热处理温 度 显 改 良作用［ ］ ３ 。现 已成功研 制稀 土 “ 渗碳 、 稀土渗氮 、 土软 氮化 、 稀 稀土渗硼 、 稀土低温多元共渗等 新 工艺 ， 并逐渐应用于生产 ； 人们对于稀土元素在其 中所起 的作 用 研究很多 ， 但大部分是从工艺 角度来考 虑 ， 而对其作用机 理和稀 土元 素的存 在状态研究较少 。本文从化学热处理 的基本 过程 人 手， 分析稀土元素在化学 热处 理中对渗剂的活化 、 金属表面的净 化、 催渗及扩散作用机理 。
稀土元素在化学热处理中的作用机理浅析
起 铁 原 子 点阵 的畸 变 。 一方 面 ， 间 隙碳 原 子
就 稀 土 在 化 学 热 处理 中 的 机 理 进 行 总结 探 ３． ２ 对 电子结 构 的影 响 在 畸 变 区 的 偏 聚 可能 导致 钢 的 表 面 碳 浓 度 讨。 稀 土 元 素 活 化 催 渗 作 用 受 其 与 反 应 物 增 高 ， 有助 于 形 成 碳化 物 核 心 ， 促 使 工 件 表 原 子 或 分 子 间 的 电子 交 互 作 用 的 影 响 。 稀 面 碳 化 物 的 出现 ， 且分布 弥 散化 。 另 一 方
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
１ 稀土 化学热处理的基本 过程
土 的 高 活 性 加 强其 对 吸 附 分 子 间 的原 子轨 面 ， 畸 变 区 可作 为 间隙 原子 扩 散 的通 道 ， 有
稀 土 化 学 热 处 理 就 是 将 零 件 放 在 含 有 道 交 互 作 用 ， 而 稀 土 元 素 与 反 应 物 之 间原 利 于 加 速 扩 散 过 程 。 稀 土 若 固溶 于 零 件 的 稀土的介 质中加热 ， 使 其 吸 收 某 些 化 学 元 子 结 构 性 质 相 差 很 大 ， 可 能会 形 成 类 似 “ 反 表 面 ， 因 其 原 子 半 径 差 引 起 的 畸 变 区 将 促
土 催 渗 剂 在 化 学 热处 理 领 域 中 的 应 用前 景 的亲 和 力 非 常 强 。 因此 ， 当含有稀土时 ， 将 的 温 度 、 压力、 配位数 、 结 合 键 的 形 式 等 有 广阔 ， 探 讨 其 在 化 学 热 处 理 中 的 活 化 催 渗 有 利 于 丙 烷 等 的 高 分 子 键 断 裂 ， 炉 气 便 可 关 。 高 温 高 压渗 碳 时 ， 稀 土原 子的 存 在 会 引
稀土表面改性在改善高温抗氧化和耐蚀性方面的应用
关键 词 ： 土元 素 ； 料表 面改性 ； 稀 材 高温抗 氧化性 ； 耐腐 蚀性 中图分类 号 ： Ｇ ５ ． ， Ｇ ７ ． Ｔ １６ ８ Ｔ １４ ４ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：６ ３ ９ １２０ ）３—００ ０ １７ —４ ７ （０ ６ ０ ０ ８— ５
徐 向荣， 黄拿灿 ， 少敏 杨
（ 东工业 大 学材 料与 能 源学院 ， 东 广 州 ５ ０ ４ ） 广 广 １６ ３
摘
要： 稀土元素具有特殊的电子结构 ， 对材料表 面有着优异 的改性潜力， 在表 面工程技术领域具有
良好 的应 用前景 。本 文综 述 了在 化 学热处 理 、 光熔 覆 、 激 离子 注 入 、 空等 离子 体 镀 膜 、 真 热喷 涂 等技
ｎｉ ｆｒ ｅ ｒｈ ｏ ｏ ｒｉｓｏ ｍｏ ｉ ｃ ｔｏ ｏ ｔ ｇ ｒ ｒ ｆ ｎ ｒｄ ｃ ｄ．Ｉ ｉ ｏ ｇ ｔｔａ ａｅ ｅ ｒｈ ｐ ａ ｓ ｓ ｏ ｛ ｍｓ ａ ｔ ｎ ｐｒｐ ｔ ｆ ｄｆ ａｉｎ ｃ ａｉ ｓａｅ ｂ ｅ ｙ ｉｔｏ ｕ ｅ ｅ ｅ ｉ ｎ ｉｌ ｔ ｓｔ ｕ ｈ ｔｒｒ ａ ｔ ｌｙ ｈ ｈ
Ａｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｒ ｒ ｈ ｉ ｍ ｐ ｏ ｅ ｅ ｔｏ Ｉｇ Ｔｅ ｐ ｒ ｔ ｅ ｌ ｔｏ ｆＲａ ｅ Ｅａ ｔ ｎ Ｉ ｒ ｖ ｍ ｎ ｆＩ ｉｈ ｍ ｅ ａ ｕｒ ｃ Ｏｘ ｄ ｔｏ Ｒｅ ｉｔ ｎ ｅ ａ ｒ ｏ ｉ ｎ ｓｓａ ｅ ｏ ｏ ｆｃ ｔｏ ａ ｉ ｓ ｉ ａ ｉ ｎ ｓｓａ ｃ ｎｄ Ｃｏ ｒ ｓｏ Ｒｅ ｉｔ ｎｃ ｆ Ｍ ｄｉ ａ ｉ ｎ Ｃｏ ｔ ｉ ｎｇ
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第 ２ 卷第 ３ ７ 期
２Ｏ Ｏ ６年 ６月
热处理技术与装备
稀土元素在钢中的作用
稀土元素在钢中的作用一，概述一般所说的稀土元素，是指元素周期表中原子序数为57-71的镧系元素。
由于这些元素大都在矿石中共生的，而且化学性质也很相似，所以归为一类，在钢号中均用“R”表示。
稀土元素的外层电子结构相同，所以它们的化学性能极为相似，不易用一般的化学方法分离。
但其内层的电子结构不同，以致在物理性能方面引起一定的差异，而有其各自的特性。
稀土元素是很好的钢中脱硫去气剂；可用于清除其它如砷、锑、铋等有害杂质；可以改变钢中夹杂物的形状和分布情况，从而改善钢的质量。
稀土元素加入高合金的不锈耐热钢和电热合金中，可以改善钢和合金的铸态组织，从而改善其热加工性能并提高其使用寿命。
二，稀土元素对钢的组织及热处理的影响1.对组织的影响稀土元素在钢中的作用主要有两个方面，一是净化作用；一是合金化作用。
从后一作用出发，要想稳定稀土在钢中的效果，必须稳定稀土的钢中的实际含量。
研究表明，稀土在钢中有的呈夹杂物形态存在，有的分布在碳化物和固溶体中。
显然，这些不同的存在形态将对钢的性能产生不同的影响。
根据理论与实际分析，其中起有效合金化作用的为存在于碳化物及固溶体中的稀土。
如果保证在此两相中的稀土含量使之稳定和得到控制，就可以保证稀土的合金化效果。
根据试验结果，控制钢中稀土的合金化的有效部分的主要因素有以下几个方面：（1）脱氧制度的影响：采用强扩撒脱氧剂的试验用钢，固溶体中有稀土存在，而夹杂物中的稀土则比采用弱扩散脱氧剂时为低。
（2）钢中稀土总量的影响：当钢中稀土总量较高时，固溶体中大都有稀土存在，而稀土总量较低时，发现固溶体中稀土含量极为微少。
（3）钢液温度的影响：随着稀土加入温度的升高，夹杂物中的稀土（占三相稀土总量的）百分比随之增加，而碳化物中的稀土百分比则随之降低；反之，在温度较低的情况下，碳化物中的稀土百分比则明显地增加。
稀土对钢晶粒度的影响，由于钢的化学成分和工艺的不同以及加入稀土的种类等不同而有较大的差别。
稀土厚膜加热技术
稀土厚膜加热技术稀土厚膜加热技术是一种应用于材料工程的重要技术。
稀土元素是一类具有特殊电学、磁学和光学性质的元素，广泛应用于高级材料的生产和研究领域。
稀土厚膜加热技术可以通过控制温度和时间来促进稀土元素的离子交换、晶体生长和结构稳定化，使稀土材料达到更好的物理、化学和电学性能。
技术原理稀土厚膜加热技术的核心原理是热力学平衡。
当稀土材料经过加热之后，原子和分子之间的反应速率会加速，晶体结构会发生变化。
这种能量转移会增加晶体表面的活性位点，使得表面化学反应的活性程度增加，从而提高材料的物理和化学性能。
在加热稀土材料之后，其晶体结构和表面的物理性质都会得到改善，从而使其在高级材料制备领域具有不可替代的作用。
技术操作稀土厚膜加热技术的实际应用取决于技术操作的具体过程。
该技术的操作具体如下：1.清洁材料表面。
在进行加热处理之前，需要保证材料表面的干净和完整，以避免加热过程中产生不必要的化学反应或对材料产生负面影响。
2.设定加热参数。
设定加热的温度、时间、环境等参数，以便控制反应过程，获得合适的晶体结构和性能。
3.加热处理。
将材料放置在专业热处理设备中，控制温度、时间等加热参数，进行加热处理。
4.冷却处理。
加热处理之后，需要将材料冷却至室温。
这个过程也需要控制温度和时间，避免对材料产生不利影响。
技术应用稀土厚膜加热技术被广泛应用于材料工程中。
具体应用领域如下：1.光、电材料制备。
稀土元素具有良好的光学和电学性质，经过加热处理之后，可以促进稀土元素的晶体生长，从而获得更好的光、电学性能。
2.薄膜材料制备。
稀土厚膜加热技术可以帮助稀土材料形成更稳定和均匀的厚膜材料，提高材料的耐磨性、耐腐蚀性等性能。
3.光电子行业。
稀土光电材料是光电子产业中非常重要的材料，通过稀土厚膜加热技术可以获得更好的光学性能。
4.磁性材料制备。
稀土元素具有良好的磁学性质，通过稀土厚膜加热技术可以提高材料的磁载体矫顽力、磁饱和磁通量密度等性能。
稀土共渗技术在化学热处理中的应用
（ ａｒｉ Ｙ ｆ ｇＤ ｖｌ ｍ ｎ ｏ ａｅｅ ｒ ｔ ａ ｏ Ｌｄ ， ａｒｉ Ｈ ｉ ｎｊ ｎ ５ ０ ０ Ｃ ｉａ Ｈ ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｐ ｅ ｔ ｆ ｒ—ａｔ Ｍａ ｒ ｌ Ｃ ． ｔ． Ｈ ｅｂｎ ｅ ｏ ｇ ａｇ１０ ５ ， ｈｎ ） ｂ ｅ ｏ Ｒ ｈ ｅ ｓ ｉ ｌ ｉ
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第２ ９卷 第 ３期 ２０ ０ ８年 ６月
热 处 理 技 术 与 装 备
Ｒ ＣＨＵＬ Ｉ ＨＵ ＹＵ Ｚ Ｅ Ｉ Ｓ ＨＵ Ｊ ＡＮＧＢ ＥＩ
Ｖｏ ．２９． ． １ Ｎｏ ３
Ｊｎ ．０８ ｕ ．２ ０
・
工艺研 究 ・
ｗａ ｄ． ｒ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ：ａ ｅ ｅ ｒｈ ｃ ｒ ｒｚｎ ｒ ｒ — ａ ｔ ｉ ｉ ｉｇ ｄ ｒ ｒ — ａ ｔ ａ ｂｕ ｉｉ ｇ；ａ ｅ ｅ ｒｈ ｎｔ ｄｎ ｒ
０ 前 言
的化合 物 ， 除低熔 点杂 质 的有 害作 用 ； 土 净 化 和 消 稀
稀 土作为 镧 系元 素 的统 称 ， 有 特 殊 的原 子 结 具 构及物 理化学 性能 ， 被广 泛应 用 于 石 化 、 铁 、 械 、 钢 机 电子 、 性材料 、 源等 各个领 域 。 磁 能 稀 土在 钢 铁 中 的应 用 起 源 于 二 十 世 纪 六 十 年 代， 主要 是将 稀 土 金 属 加 人 到 钢 液 中。 由 于稀 土 具 有脱 氧 、 硫 作用 ， 少并 细 化 钢 中 夹 杂 物 ； 土 加 脱 减 稀 人 钢 中可 以与 钢铁 中 的硫 反 应 ， 生成 球 状 稀 土硫 化
灰口铸铁的石墨化过程
灰口铸铁的石墨化过程
灰口铸铁是一种常见的铸造材料，它具有良好的机械性能和耐磨性能，广泛应用于机械制造、汽车制造、船舶制造等领域。
然而，灰口铸铁的性能与其石墨化程度密切相关，因此石墨化过程对于灰口铸铁的性能具有重要影响。
石墨化是指将铸铁中的碳素以石墨的形式存在。
在灰口铸铁中，石墨化过程是通过加入一定量的稀土元素来实现的。
稀土元素可以促进铸铁中的碳素形成石墨，从而提高铸铁的强度和韧性。
此外，稀土元素还可以改善铸铁的铸造性能，减少缩孔和气孔等缺陷。
石墨化过程的具体步骤如下：首先，在铸造过程中加入一定量的稀土元素，通常是镧系元素。
稀土元素可以通过化学反应与铸铁中的硫、氧等元素结合，形成稀土硫化物、稀土氧化物等化合物。
这些化合物可以作为晶核，促进铸铁中的碳素形成石墨。
稀土元素还可以改善铸铁的凝固过程。
在铸造过程中，铸铁会经历一个凝固过程，从液态逐渐变为固态。
在这个过程中，铸铁中的缩孔和气孔等缺陷会逐渐形成。
稀土元素可以通过改变铸铁的凝固方式，减少缩孔和气孔等缺陷的形成。
石墨化过程还可以改善铸铁的热处理性能。
在热处理过程中，铸铁会经历一个加热和冷却的过程，从而改变其组织和性能。
石墨化可以使铸铁中的石墨颗粒更加均匀，从而提高铸铁的热处理性能。
石墨化是灰口铸铁制造过程中的一个重要环节。
通过加入稀土元素，可以促进铸铁中的碳素形成石墨，从而提高铸铁的强度和韧性。
此外，石墨化还可以改善铸铁的铸造性能和热处理性能。
因此，在灰口铸铁制造过程中，石墨化过程的控制非常重要。