低铬半钢具有较高的硬度和优良的耐磨性，但其组织中的碳化物以连续的网状分布，韧性较差，使其应用受到限制。考虑到稀土加入钢中，具有改变碳化物及夹杂物形态、细化晶粒、净化和强化晶界等作用，可以多方面提高钢的性能为此，本文对低铬半钢进行稀土变质，研究了稀土对低铬半钢性能的影响，为提高该材料的综合力学性能提供一定的参考依据。
1试验材料与方法
1 .1试验材料材料在250 kg中频感应电炉中熔化，以生铁、废钢和铬铁合金为原料，当铁水温度达到1 450℃左右时，用插铝脱氧处理，随后在铁水浇包内用冲入法进行变质处理，变质剂采用以铈为主的混合稀土金属，在干砂型中铸出坯料，其稀土（RE）加入量及试样的化学成分。试样分铸态和热处理两组，热处理工艺为960℃保温3 h正火，然后将坯料分别加工成冲击试样。
1 .2性能测试冲击韧性与硬度分别在JB30B冲击试验机和HR150A洛氏硬度机上测定，冲击功为3 .5J 耐磨试样在MLD10型动载磨损试验机上测定，磨料为80目Al硬磨料，试验时间为15 min ，用万分之一分析天平测量其失重量，用正火态45钢作为标准试样，材料的相对耐磨性（ε）等于标样失重与试样失重之比。用WE10A型液压式万能测量机测试抗弯强度（σ），其相对韧性用σ特殊钢表示（f为挠度）。以上各试验数据均取3次结果的平均值。
1 .3金相与电镜观察光学显微镜和KYKY1000B扫描电镜观察试样的碳化物形貌，冲击断口及磨面测试碳化物的形状因子（式中：Z―――落入被测组织内的阵点数，P―――测量网格线与被测组织边界线交点数）。
2试验结果与分析
2 .1稀土对碳化物形态的影响由金相组织观察表明，未变质铸态试样，组织中的碳化物以连续网状分布，经稀土变质后，网状碳化物出现许多颈缩连接，局部出现断网现象，但仍保持网状特征经稀土变质后再经热处理，碳化物呈独立块状分布，网状特征基本消失。碳化物的形状因子增加幅度较大，同时在基体中有颗粒状碳化物的形成。结果。
稀土原子较铁原子半径大，在固溶体中溶解量较小，所以在凝固过程中它们易富集于新生的碳化物表面，使碳化物的择优生长速度受到阻碍，导致碳化物难于连接成封闭网，而出现颈缩连接或断网现象。
共晶碳化物在高温时由网状向块状转化是热力学发展的必然趋势，是以碳化物的溶解、碳原子的扩散与析出的方式进行的。相比之下网状的薄弱部位碳化物易先断开。稀土元素的加入，一方面增加网状碳化物的薄弱部位（缩颈连接），另一方面，稀土原子溶入碳化物内加大碳化物的晶格畸变，降低了碳化物的稳定性，再者，稀土元素的原子半径较铁原子大25 ，使稀土原子周围基体的畸变增大，空位等缺陷增多，对碳化物在高温时的溶解及碳原子的扩散起着促进作用，从而加速网状碳化物的溶断、团聚化及基体颗粒状碳化物的析出。
2 .2稀土对性能的影响由测试结果可见，随稀土加入量的增加，冲击韧性（a），耐磨性（ε），抗弯强度（σ）随之提高，当稀土含量在0 .25 ～0 .45 范围内， a？f随稀土量增加而减小，而ε变化不明显。变质后再经热处理，其冲击韧性（a），耐磨性（ε），抗弯强度（σ）及相对韧性（σ？f）均进一步提高，其变化规律大体与稀土未经热处理的变化一致，仅硬度值略有降低。由0 .25 稀土加入量的试样结果可见，冲击值由铸态的3 .58 J？cm增至抗弯强度提高75 ，耐磨性能提高25 ，稀土对低铬半钢a的影响见图1.可见稀土变质与热处理复合作用可提高其综合性能，尤其对韧性更有效。
刘建华等：稀土对低铬半钢碳化物的形态及性能的影响由于低铬半钢经稀土变质后，破坏了网状碳化物的连续性，减轻了碳化物对基体的分割作用，同时细化晶粒，减少了晶界与相界面的夹杂物，提高了晶界与相界面的强度，其韧性与相对韧性得到提高。同时不连续的碳化物使基体的连续性得以保护，使其塑性能充分发挥，且在一定程度上能和基体一起协同变形，对磨沟底部碳化物界面处的裂纹萌生及扩展有一定的阻碍作用，从而大大减少因剥落而产生的失重，提高其表面的抗剥落能力。与热处理复合作用使网状碳化物破碎更加充分，再者，基体中析出的颗粒状碳化物对基体起着保护作用。因此，材料变质后再经热处理，其综合性能进一步提高。
铸态试样断口晶粒较大，属典型的脆性断裂变质后晶粒相对小些，部分出现准解理特征、撕裂岭及少量的韧窝，再经热处理断口中韧窝数量进一步增多，未变质铸态试样磨损面的剥落倾向较大，经热处理后剥落倾向减小，且在切削犁沟底部有明显的变形特征。
进一步说明稀土有提高低铬半钢性能的作用，与热处理共同作用效果更显著，其性能与组织有良好的对应。稀土元素进一步增加，各项性能指标下降，可能是与稀土夹杂物增多有关。
3结论
（1）稀土元素不仅能改善低铬半钢凝固过程中碳化物的形貌，也能加速热处理过程中网状碳化物的断网及团聚化，促进基体颗粒状碳化物的析出。
（2）低铬半钢经稀土变质后，其综合性能得以提高，当与热处理共同作用后，效果更显著，尤其是冲击韧性其性能与组织有良好的对应。
（3）低铬半钢经0 .25 稀土变质后再经960℃保温3 h正火，其冲击韧性提高158 ，相对韧性提高 ，抗弯强度提高75 ，耐磨性能提高1高升吉，付守默，沈保罗。稀土在铬镍钨钼耐热铸钢中的作用。
