近年來，我國經(jīng)濟發(fā)展持續(xù)穩(wěn)定，同時帶來的是對資源的需求亦日益迫切，我國已成為鋼材需求大國。作為稀土資源豐富的國家，合理開發(fā)和利用稀土，進一步研究和探索稀土在鋼鐵及有色金屬中的應(yīng)用是十分必要和及時的。
一、稀土在鋼鐵中的應(yīng)用
1.稀土在鋼中的應(yīng)用
稀土真正應(yīng)用于鋼是在第二次世界大戰(zhàn)期間，因戰(zhàn)爭而大量的需求，人們發(fā)現(xiàn)稀土元素加入鋼中，可提高鋼的性能。也就是在冶煉鋼的時候，如果加入稀土元素的方法得當，比例合適，就會得到優(yōu)質(zhì)的碳素鋼，稀土可改善鋼的許多性能。
稀土元素的微合金化作用主要是由稀土原子在晶界上偏聚，與其他元素交互作用引起晶界的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和能量的變化，并影響其他元素的擴散和新相的成核與長大，最終導(dǎo)致鋼組織與性能的變化。在冶煉過程中，稀土可以與鋼中磷、砷、錫、銻、鉍、鋯等低熔點有害元素相作用，形成熔點較高的化合物，也有抑制這些雜質(zhì)和晶界上的偏折。
稀土加入鋼液中生成球狀稀土硫化物或硫氧化物，取代容易形成的長條狀MnS夾雜，使硫化物形狀得到控制，提高了鋼的熱塑性，特別是橫向沖擊性，改善鋼材的各向異性。稀土使棱角狀高硬度的氧化鋁轉(zhuǎn)化為球狀硫化物及鋁酸稀土，有利于提高鋼的抗疲勞性能。
通過熱力學(xué)分析和研究表明：在鋼鐵中加入稀土可提高鋼鐵的強度、耐磨性和抗氧化等性能。
我國稀土在鋼中的應(yīng)用開始于20世紀60年代初，至今已有30多年的歷史，稀土處理鋼的牌號近50個，可分為兩類：第一是含Cu、P類的低合金鋼，主要利用稀土改善鋼的耐蝕性；第二是Mn、Nb、V、Ti稀土處理低合金鋼，這類鋼除利用稀土可改善鋼的耐腐蝕性外，更主要利用其可改善鋼的強度和耐磨性的性能。
1980年我國稀土處理鋼的產(chǎn)量僅為1.5萬噸、1985年為11.2萬噸，1990年達34萬噸，1995年52.2萬噸，2000年為77.9萬噸，近幾年的產(chǎn)量為：2001年為74.6萬噸，2002年為83.1萬噸，2003年為94.0萬噸（歷史最高）。
近10年稀土處理鋼的總量為642.6萬噸，每噸鋼平均增值400元，創(chuàng)經(jīng)濟效益20億元，社會效益近100億元。據(jù)統(tǒng)計2002年世界稀土消費量為8.84萬噸（REO），我國稀土消費量為2萬噸（REO）。稀土在鋼中應(yīng)用的消費量占我國稀土消費總量的2%，我國稀土處理鋼的發(fā)展前期較快，但從1999年以后未能繼續(xù)提高，波動在80萬噸上下。
2.稀土在鑄鐵中的應(yīng)用
我國稀土在鑄鐵中的應(yīng)用量最多時可占到年消耗稀土總量的45%左右。經(jīng)過30多年的開發(fā)研究，稀土在鑄鐵的應(yīng)用及其工藝技術(shù)日益成熟，并已創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟效益，但近幾年稀土在鑄鐵的消費徘徊不定。
稀土由于具有良好的球化效果，并且有抗微量反球化元素的干擾作用，以及脫氧和凈化鐵液等作用，在國內(nèi)球墨鑄鐵件的生產(chǎn)中，稀土作為球化劑的主要成份之一而得到廣泛應(yīng)用。其中，稀土鎂球墨鑄鐵由于具有強度和韌性、塑性好等優(yōu)良性能，在各行業(yè)的機械（機具）產(chǎn)品中逐漸代替部分灰鑄鐵件，可鍛鐵件和鑄鋼件，而使他在鑄造合金中的比例逐年提高。2001年我國稀土鎂球化劑折合利用稀土氧化物（REO）為1200~1450噸。主要以輕稀土為主（鈰50%左右），在厚大斷向球墨鑄鐵中一般使用有一定抗衰老作用的重稀土（鑭系、釔系）。
目前，我國離心墨球鑄鐵管發(fā)展迅速。據(jù)2001年統(tǒng)計，我國已有83條生產(chǎn)線。已掌握了水冷金屬型（冷模法），涂料和樹脂砂墊模法等生產(chǎn)工藝，全年產(chǎn)量已達88.93噸，以2001年全國年產(chǎn)量計算，折合利用稀土氧化物500噸。
同時，稀土也應(yīng)用在其他鑄件上。普遍在鑄鐵折合利用稀土氧化物90~180噸/年，且對球墨鑄鐵件，估計稀土用量在10~20噸/年。
由于我國國民經(jīng)濟的快速增長和西部大開發(fā)使我國鑄件的產(chǎn)量以較快的速度增長，預(yù)計在“十五”期間，我國的鑄件年產(chǎn)量會保持在1400~1600萬噸水平，其中鑄鐵件產(chǎn)量約1000~1200萬噸，從大的應(yīng)用領(lǐng)域看，擴大稀土在鑄鐵中的應(yīng)用的主要領(lǐng)域是離心球墨鑄鐵管和汽車球鐵鑄造，從國內(nèi)外情況對比看，日本、法國等國家的離心球墨鑄鐵管在壓力管道中的使用量已占全部鑄管的95%~98%，而我國目前僅為50%左右，發(fā)展空間很大，預(yù)計在未來3~5年內(nèi)我國球墨鑄鐵件的年產(chǎn)量將提高350~400萬噸，折合利用稀土氧化物為1680~1920噸。稀土在鑄鐵中這一傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中將保持上升態(tài)勢其可持續(xù)既有需要又有條件。
二、稀土在有色金屬中的應(yīng)用
我國稀土在有色金屬中的開發(fā)和應(yīng)用，雖然和稀土在鋼中的應(yīng)用時間差不多，但直到1985年組織推廣稀土在鋁電線，電纜中的應(yīng)用取得成果后才有了突破性進展。1985年消費量為330噸（REO），1994年為600噸（REO），2003年為1000噸（REO），平均年增長高于13%。目前稀土在有色金屬及合金中的開發(fā)應(yīng)用有明顯效果的有：鋁、銅、鎂、錫、鈦、鉬、鎳、鈷、鈮及鉑族金屬等，稀土金屬在這些有色金屬及合金中的添加量一般小于0.5%，但產(chǎn)生的效果極為顯著。稀土能起到凈化、變質(zhì)、細化晶粒的作用。
稀土金屬用作鋁合金添加劑，改變鋁合金的物理性質(zhì)，增加其耐磨性，耐高溫，提高強度，改善加工性能。稀土鋁合金也是我國最早將稀土應(yīng)用于有色金屬的范例。鋁合金和鑄鋁合金的年產(chǎn)量可達33~34萬噸。目前我國已研究成功稀土泡沫鋁合金，這是一種新型功能材料與結(jié)構(gòu)材料，被認為是一種大有前途的未來汽車與其他交通工具用的良好材料。目前“863”計劃項目中的一項可實現(xiàn)百年防腐的新材料－稀土鋁合金，已通過鑒定并有近幾百國家甲級設(shè)計院考慮將其應(yīng)用于防腐高端領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分看好。
銅中加入稀土元素（Ce），可對銅的導(dǎo)電性，抗拉強度、硬度、耐磨性有所改善，可起到凈化，除雜質(zhì)的作用。同時使晶粒細化。我國稀土紫銅、黃銅的年產(chǎn)量可達6萬噸。
我國是鎂資源大國，儲量居世界首位，也是鎂生產(chǎn)大國和最大出口國，年產(chǎn)量的80%以上出口。2000年，科技部推動了“鎂合金開發(fā)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化”前期戰(zhàn)略研究，在“863”計劃中，有3種在175℃具有良好抗蠕變性能的鎂合金、低成本鎂稀土中間合金制備技術(shù)，耐熱鎂合金的壓鑄技術(shù)，取得很大突破�？墒瓜⊥伶V合金在耐熱、耐蝕，阻燃等性能方面有很大提高，目前，長春應(yīng)化所與一汽合作，用高技術(shù)改造稀土鎂合金，可年產(chǎn)12萬件鎂合金鑄件，稀土消費量也應(yīng)有增長。
稀土元素添加在錫鋅基無鉛釬料合金中，可使合金濕性較好，組織細密，力學(xué)性能優(yōu)良，無毒，價格便宜。同樣采用溶膠凝膠（SoC-CCl）和兩步還原法，制成的稀土鉬粉末，其性能也有很大改善。
稀土在有色金屬中的應(yīng)用涉及多種元素，總的趨勢是越來越廣泛，對我國稀土資源開發(fā)和應(yīng)用起到了積極的作用，但目前，成功的產(chǎn)品和合金并不是很多。
三、目前應(yīng)關(guān)注的問題
目前，冶金行業(yè)稀土的總消費量為5000~6000噸（REO），其中70%以上是以稀土鎂硅鐵合金的形式用于鑄鐵中，剩下的50%用于有色金屬。鋼的用量僅為1/6左右，雖然稀土處理鋼的研究又取得了很大進展，并有多項新的科研成果誕生，但稀土處理鋼的比例不到我國鋼產(chǎn)量（2003年為2億噸左右）的0.5%，20世紀美國在70～80年代時稀土處理鋼產(chǎn)量為700~900萬噸，鋼總產(chǎn)量為1億噸。如果我國稀土處理鋼能力提高到1000萬噸/年，年消費稀土（鑭鈰）混合稀土氧化物將達8000噸左右，這對加大稀土在冶金行業(yè)（稀土傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域）的應(yīng)用是有益的，其效果將是鋼材的附加值增大了，經(jīng)濟效益就會增長。
因此，無論是從事稀土研究的科研人員還是信息工作者，都應(yīng)積極呼吁、加強宣傳、做好推廣工作，不斷開拓稀土鋼的應(yīng)用市場，使稀土這一寶貴資源發(fā)揮出其特有的價值。( 陳亞平)
