稀土能有效提高铸钢的韧性
众所周知，在钢材中加入适量的稀土元素，会对材料的结构和性能产生重大影响。 通常钢中稀土元素的添加量为0.05%~0.20%。 由于稀土与铁的原子半径之比远远超过15%，而且稀土与铁的电负性差异很大，不利于固溶体的形成，所以稀土在钢中的溶解度非常低。 钢中的稀土元素大部分以稀土化合物的形式存在，主要是稀土氧化物和稀土硫化物。
西安航空职业技术学院开展了在铸钢中添加稀土元素对其组织和性能影响的研究。 他们使用ZG35CrMnSi铸钢作为试验材料，使用的稀土添加剂为混合稀土。 考虑到试料中含有一定量的硫和添加稀土元素时的损失，稀土添加范围为0.23%~0.38%，这个添加量是指在冶炼过程中加入到钢水中的稀土总量。 比较含稀土元素和不含稀土元素的两组样品的结构和性能。 铸钢件在中频感应炉中熔炼，铸件采用熔模铸造法制备。 然后将试件加热至900℃+670℃空冷，再加热至890℃油淬； 然后570~630°C火。
对比试验结果表明，稀土对铸钢的强度影响不大，但对铸钢的韧性有显着影响。 冲击韧性提高43%，延伸率提高13.3%。 显微组织检查表明，不含稀土元素的铸钢组织回火索氏体比较粗大，晶粒度在5左右； 其中，灰色块状为MnS夹杂物，未分布在整个检测面。 一般来说，MnS 的形貌多呈棱角状。 含稀土元素铸钢试样组织为均匀、细的回火索氏体，晶粒度约为8-9。 表明加入稀土元素后，铸钢的组织可以得到细化。
另外，加入稀土元素后，钢的脱硫效果不明显，但对MnS的形貌影响较大。 不添加稀土元素时，钢中的MnS呈条状或有棱角的块状； 添加稀土元素后，硫化物大致呈球形，分布相对于不含稀土元素的样品来说比较分散，但只有少数地方可以看到条状或块状的硫化物夹杂物。 在不含稀土元素的试样断口上，MnS 集中并呈树枝状。 MnS夹杂区的断裂以沿晶断裂为主，局部可见晶间二次裂纹。
在含有稀土元素的试样中，断裂为韧性穿晶断裂。 即使在硫化物集中的区域，基体金属仍然是韧性穿晶断裂。 添加稀土元素的铸钢消除了树枝状硫化物，使其变成球形或无角棒状和块状稀土硫化物，有利于韧性的提高。
有研究指出，稀土元素精炼的原理可能是由于以下原因：
(1)钢中加入稀土元素形成的硫化物和氧化物夹杂物，可成为钢的非自发晶核，细化等轴晶，缩短柱状晶区。
(2)稀土元素在固相中的溶解度很小。 钢水凝固后，稀土在生长晶体前端的液相中富集，阻止晶体生长，从而使晶粒细化。
(3)稀土元素倾向于在晶界积累，降低合金的界面张力，降低晶粒长大的驱动力，从而抑制奥氏体晶粒的长大。 相应地，淬火形成的片状马氏体也较小。 .
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