Page 76 - 机械工程材料2025年第三期

2025 年 3 月 第 49 卷 第 3 期 Vol. 49 No. 3 Mar. 2025

DOI：10. 11973/jxgccl240199

稀土元素镧对 Q355B 低合金高强度钢组织和性能的影响

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魏慧慧 1, 2 ，黄 利 ，袁晓鸣 ，高雪云 ，王海燕 1
（1. 内蒙古科技大学材料与冶金学院，包头 014010；2. 内蒙古包钢钢联股份有限公司技术中心，包头 014010）
摘 要： 采用真空熔炼方法制备了含质量分数0.002 1%稀土元素镧的Q355B低合金高强度钢，
研究了试验钢的显微组织、冲击和拉伸性能以及在NaHSO 3 溶液中的耐腐蚀性能，并与未添加镧的
试验钢进行对比。结果表明：未添加和添加镧的Q355B钢组织均为铁素体+珠光体， 镧的加入降低
了组织的元素偏析程度，减少了带状组织，并提高了晶粒尺寸的均匀性；未添加镧的试验钢中存在
尺寸约为267 μm的棱角分明的串状Al 2 O 3 夹杂物，而添加镧后夹杂物为球状稀土复合硫氧化物，尺
寸显著减小，约为10 μm。镧的添加对试验钢拉伸性能的影响不大，但可以提高其冲击性能，与未添
加镧的试验钢相比，添加镧后的冲击吸收能量提高了5.2%。与未添加镧的试验钢相比，添加镧后试
验钢的腐蚀质量损失率降低了5.5%，腐蚀产物层更致密，耐腐蚀性能更好。
关键词： 稀土元素镧；低合金高强度钢；显微组织；耐腐蚀性能
中图分类号：TG142.1 文献标志码：A 文章编号：1000-3738（2025）03-0068-06

0 引 言 Q355B低合金高强钢作为研究对象，通过对比添加
稀土元素镧前后组织和性能的变化，分析镧元素对
低合金高强度钢是国民经济建设中最常用的钢
Q355B钢组织和性能的影响，以期为稀土资源的有
铁结构材料，广泛应用于建筑、交通、农业及能源动 效利用提供重要理论与实际参考。
［1］
力等领域 。腐蚀则是造成钢铁材料失效的主要因
素，据不完全统计，钢铁材料腐蚀失效造成的经济 1 试样制备与试验方法
［2］
损失占国民生产总值的6% 。低合金高强度钢在
试验材料选用某钢厂生产的Q355B低合金高
实际使用过程中多数情况下会因直接与大气接触
强度钢以及镧质量分数为20%的镧铁合金。采用
而发生腐蚀，如何提高其耐腐蚀性能一直以来备受
25 kg真空感应炉熔炼Q355B钢，在熔炼过程中按照
关注 ［3-4］ 。
质量分数0.005%镧的配比加入镧铁合金，然后浇注
稀土元素在钢中可产生发挥净化钢液、改性夹
成25 kg的钢锭， 对钢锭进行压下量为78%的轧制处
杂物、细化晶粒及微合金化的作用，从而在冲击性
理，最后获得12 mm厚的钢板。采用相同工艺制备
能、耐腐蚀性能、耐高温性能及耐磨性能方面表现出
出未添加稀土元素镧的试验钢，并将其作为对比试
优异的改善效果 ［5-11］ 。稀土是我国的战略资源，价格
样。2种试验钢的实测化学成分如表1所示，可见添
昂贵并产量受控，若能在不增加成本的前提下通过
加的稀土元素镧的收得率为42%。
微量添加稀土元素来提高钢铁材料的力学性能及耐
在试验钢上截取金相试样，经打磨、抛光后，采
腐蚀性能，则可以促进钢铁材料的可持续发展。目
用AXIO VRET.A1型光学显微镜观察夹杂物形貌，
前，有关稀土元素中相对原子质量低的镧（La）元
采用Zeiss Sigma 300型场发射扫描电镜自带的能谱
素的应用较少，有关镧元素对低合金高强度钢耐腐
仪（EDS） 对夹杂物成分进行分析；打磨抛光后的金
蚀性能影响方面的研究报道更少。基于此，作者将
相试样用质量分数4%硝酸乙醇溶液腐蚀后， 采用光
收稿日期：2024-04-12；修订日期：2024-12-23 学显微镜观察显微组织。按照GB/T 228.1—2010
基金项目：国家自然科学基金资助项目（52161008，51961030）；中央 《金属材料 拉伸试验 第1部分： 室温试验方法》，在试

引导地方科技发展资金资助项目（2020ZY0034） ；内蒙古 验钢上截取标距为100 mm的拉伸试样， 采用WAW-
自治区直属高校基本科研业务费资助项目（2023QNJS025）
600 C型万能试验机进行室温拉伸试验，拉伸速度
作者简介： 魏慧慧（1988—），女，内蒙古乌兰察布人，高级工程师，
为20 mm · s −1 。按照GB/T 229—2007《金属材料
博士研究生
导师：王海燕教授 夏比摆锤冲击试验方法》，在试验钢上截取尺寸为
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