稀土元素鑭對304L不銹鋼管力學性能的作用機理

 浙江至德鋼業有限公司技術人員發現，由于稀土元素鑭的原子半徑為182pm，鐵元素的原子半徑為124pm，鑭原子的半徑要大于鐵原子，微量稀土鑭元素溶入304L不銹鋼管中時，形成置換固溶體，由于鑭元素的原子半徑和鐵元素的原子半徑之差較大，所以鑭原子引起試驗304L不銹鋼管的原子晶格畸變較為嚴重，使基體的能量迅速的增加，遠大于由于熵增加，而引起的熱力學穩定性的變化，所以在304L不銹鋼管中鑭原子的固溶度很低只有幾十個ppm。

 稀土元素鑭固溶在304L不銹鋼管中，使304L不銹鋼管中的點缺陷的數量增加，能量升高，會使試驗304L不銹鋼管的硬度上升。位錯在運動過程中有兩種機制，一種是位錯的繞過機制，一種是位錯的切過機制，稀土鑭元素固溶在304L不銹鋼管中，使位錯在移動過程中，受到阻礙，發生纏結，成為拉伸試驗和沖擊試驗斷口韌窩形成的中心，增加試驗304L不銹鋼管的拉伸和沖擊性能。

 稀土鑭元素加入試驗304L不銹鋼管中，還可以改變析出相的形貌、成分和分布情況。當試驗304L不銹鋼管中不加入稀土元素時，析出相的成分主要為硫化錳，分布在晶界處，形貌為條片狀，條片狀的硫化錳在應力載荷的作用下，成為應力集中區，使裂紋迅速的擴展，降低材料的力學性能。當加入適量的稀土鑭元素可以使析出相從條片狀變為圓形顆粒狀，成分由硫化錳逐漸變為硫化鑭，較均勻的分布在材料的基體上，析出相變為圓形顆粒狀可以減小應力集中，并且對位錯和裂紋的擴展有阻礙作用，所以加入適量的稀土元素鑭能夠提高材料的拉伸和沖擊性能，但加入稀土元素過多時，稀土硫化物的集聚長大，并以帶狀分布，使材料的拉伸和沖擊性能快速下降，硬度分布會出現較大的波動。