混合稀土处理对热压缩低碳铝镇静钢微观结构与力学性能的优化机制及断裂行为研究

本研究探讨了混合稀土(mischmetal)对热压缩低碳铝镇静钢(LCAK)力学性能的影响。来自国内的研究人员通过系统实验发现，适量稀土(RE)添加（260 ppm）可同步提升钢的屈服强度、抗拉强度和延性，并有效细化晶粒；稀土改性夹杂物促进针状铁素体形核，优化加工硬化行为，为高性能钢开发提供重要理论依据。

研究表明，混合稀土(mischmetal)处理可显著影响热压缩低碳铝镇静钢(Low-Carbon Aluminum-Killed Steel, LCAK)的微观结构与力学行为。随着钢中稀土含量增加，屈服强度(yield strength)和极限抗拉强度(ultimate tensile strength)均呈现上升趋势。当稀土添加量达到260 ppm时，材料延性(ductility)达到峰值，但超过该阈值后则明显下降。

断口分析显示，断裂表面呈现粗糙纤维状形貌，并伴有大量韧窝(dimples)。这些韧窝的尺寸、数量及分布状态与夹杂物(inclusions)的尺寸、形状和空间排列密切相关。稀土添加可显著细化LCAK钢的晶粒结构，其机制在于稀土改性夹杂物(RE-modified inclusions)对奥氏体晶粒(austenite grains)的钉扎效应(pinning effect)，从而抑制晶粒长大。

研究进一步表明，经稀土修饰的夹杂物可有效促进针状铁素体(acicular ferrite)的形核。该现象归因于夹杂物与钢基体之间较低的晶格失配度(lattice misfit)，为相变提供有利形核位点。

力学性能分析显示，经260 ppm稀土优化处理的钢样在加工硬化(work-hardening)后期表现出最缓慢的硬化速率下降趋势，从而延迟颈缩(necking)发生并提高整体力学性能。相反，未处理样品则呈现急剧的加工硬化能力衰减，过早发生颈缩并最终导致断裂。