(1) 稀土元素(REEs)及其氧化物的添加显著提升了铸钢的整体力学性能。在添加镧后,硬度从44.70±0.89 HRC 提高到47.07±0.49 HRC(+7.4%),抗拉强度从1.37±0.01 GPa提高到1.62±0.02 GPa(+18.2%),冲击功从11.25±0.76 J/cm2提高到12.08±0.73 J/cm2(+5.3%)。对于镧氧化物的添加,硬度达到46.67±0.51 HRC(+16.4%),抗拉强度为1.61±0.01 GPa(+17.5%),冲击功为1.25±0.76 J/cm2(+4.4%)。此外,添加镧氧化物的钢的耐磨性提高了超过20%,同时微刮痕、微切削和压痕深度也显著降低。
(2) 铸态基体的微观结构主要为马氏体。加入镧后,马氏体晶枝得到了细化,岛状的残余奥氏体(RA) 尺寸也减小了,从而促使断裂模式从脆性断裂转变为韧性断裂,显著提高了材料的强度、塑性和韧性。相比之下,加入镧氧化物后,铸钢的微观结构转变为完全的珠光体结构,界面处存在高密度的位错和分散的碳化物沉淀,进一步增强了强化效果。
(3) 稀土元素的引入实现了晶粒细化、增加了位错密度,并使第二相粒子分布均匀。这些协同效应建立了基于晶粒细化强化、位错强化和沉淀强化的多尺度强化机制,显著改善了铸钢的强度-延展性匹配关系。