稀土La微合金化提升耐候钢腐蚀性能的作用机制研究

本文推荐：该研究通过La微合金化制备了兼具优异强韧性和耐蚀性的耐候钢，采用循环浸渍腐蚀试验结合XPS、FIB/TEM等技术，揭示了La通过促进α-FeOOH和La2O3形成显著提升耐蚀性的机制，为开发高性能低合金钢提供了新策略。

　　

Highlight

本研究通过La微合金化成功制备出具有优异强韧性和卓越耐蚀性的耐候钢。采用循环浸渍腐蚀试验结合X射线光电子能谱(XPS)、聚焦离子束/透射电镜(FIB/TEM)等技术，阐明了La提升耐候钢腐蚀性能的作用机制。

Materials

根据中国国家标准GB/T 714-2015，设计制备了四种不同La含量的Q345级耐候钢。采用10kg真空感应炉冶炼后，将钢锭锻造成250mm×100mm×30mm的坯料，经1200°C均质化处理2小时后，在1100-870°C温度区间进行热轧，最终获得12mm厚的钢板。

Microstructures and mechanical properties

图2显示四种耐候钢的显微组织。原始Q345钢主要由细晶铁素体、珠光体和少量粒状贝氏体组成。添加La后，组织逐渐转变为铁素体和粒状贝氏体，表明La延迟了珠光体转变并促进贝氏体相变，这归因于稀土元素对相变过程中碳扩散的抑制作用。

Anti-corrosion mechanism of La

研究结果表明，稀土元素La的添加对锈层转变具有重要影响：初期促进γ-Fe₂O₃/Fe₃O₄形成并抑制γ-FeOOH生成；后期则显著促进稳定相α-FeOOH的形成。通过XPS和TEM分析，首次直接证实了La₂O₃纳米颗粒在锈层中的存在，这些颗粒可作为α-FeOOH的形核位点，促进形成致密保护性锈层。

Conclusions

(1) La微合金化可延迟珠光体转变并促进粒状贝氏体形成，0.008%-0.070%的微量添加可显著提高耐候钢的强韧性；

(2) 适量La添加(0.052%以下)能显著提升耐候钢在模拟工业环境中的耐蚀性，并明显减轻局部腐蚀倾向；

(3) 首次发现La通过形成La₂O₃纳米颗粒促进α-FeOOH生成，从而改善锈层保护性。