2019年，我國粗鋼產量近10億噸，超過全球總產量的1/2，然而量大面廣的普碳鋼（占比約70%）都存在耐蝕性不足的嚴重問題。

稀土（Rare Earth，簡稱RE）由于其特殊的物理化學性質，在傳統鋼鐵材料中對于提高耐蝕性有著“點石成金”的作用。

然而，一方面，我國雖然是稀土資源最豐富的國家，但開采重稀土伴生的大量低成本鑭、鈰、釔稀土積壓嚴重；另一方面，盡管稀土加入鋼中可顯著提高耐蝕性是行業普遍認知，但稀土加入鋼中收得率低的問題一直未得到根本解決。

所謂“稀土稀土，稀里糊涂”，攻克稀土在鋼中的收得率將不僅能為我國富余稀土找到出路，而且對提高我國耐大氣腐蝕鋼的質量及開發新鋼種具有重要意義。

上海大學董瀚教授團隊正是針對上述問題，通過在鋼中加入稀土提高稀土收得率的新工藝開發，深入研究稀土在鋼中的賦存狀態、稀土物理化學性質再分析、稀土多形合金化作用機理和耐蝕機理的新認識，形成了稀土耐蝕普碳鋼的技術創新“。

01 技術創新點

稀土耐蝕普碳鋼是在鋼中加入微量稀土元素從而顯著改善鋼的耐蝕性，特別是普碳鋼，加入微量的高豐度鑭鈰稀土可達到含銅、磷、鉻、鎳耐候鋼的水平，形成稀土耐蝕普碳鋼技術。

創新點1

稀土夾雜物變性技術，降低鋼鐵材料發生點蝕的趨勢

通過在鋼中加入一定含量的稀土合金，顯著改變了夾雜物性質及狀態，夾雜物類型從MnS、Al2O3向稀土氧、硫化物或復合夾雜物轉變，夾雜物發生了顯著的細化和球化，有效降低了夾雜物與基體間的電極電位差，減小了點蝕傾向。如圖1(a)所示。

創新點2

稀土界面偏聚降低界面能，避免局部腐蝕

稀土鑭的原子半徑為2.74?，鈰的原子半徑為2.7?，而鐵原子半徑為1.72 ?。稀土很難以置換固溶體的形式在鋼中穩定存在，更趨向于偏聚在能量更高、排列不穩定、缺陷更多的界面上。稀土大原子的界面偏聚能夠顯著降低界面能，在大氣腐蝕條件下有效避免局部腐蝕的發生。如圖1(b)所示。

創新點3

自由表面偏聚技術，促進鋼表面形成穩定銹層

鋼中加入的稀土會向銹層與基體界面偏聚，增加銹層與基體結合力及附著強度，提高銹層致密性。通過該技術生產的鋼材包括建筑用螺紋鋼、板材、型材和棒線材等多品種稀土耐蝕鋼，形成了穩定銹層，可有效隔絕鋼的基體和腐蝕環境的接觸，”以銹防銹“減緩腐蝕速率。如圖1(c)所示。

創新點4

穩定的高稀土收得率添加技術，保證了成果的工業化生產及應用推廣

該技術可將鋼中稀土含量精確控制在100~400ppm范圍，稀土收得率保持在70%~90%。已成功生產多品種稀土鋼，見圖2，規模化生產近萬噸，完成技術應用的生產企業已達14家，合同總額在1.04億元。

生產的稀土鋼已廣泛應用在鋼結構裝配式建筑、耐蝕地螺絲、外掛裝飾裝修、廠房式標準建筑、可移動集裝箱和彩涂板等領域，建立了多個政府典型示范項目，見圖3。

02 相關標準的發布實施

低成本稀土合金化技術在鋼中的推廣和應用，對鋼鐵行業的更新換代、鋼材高性能化和減量化應用、提高稀土資源利用率均有重要意義。稀土耐蝕鋼具有顯著的社會和經濟效益，有利于企業、行業、國家綠色化的可持續發展。

為了填補現行稀土耐候結構鋼標準體系的空白，規范稀土耐候結構鋼的通用技術要求，在中國金屬學會新材料標準化技術委員會的組織下，上海大學作為主要起草單位經過近兩年的調研和技術討論，廣泛征求了各方意見，形成了團體標準《稀土耐候結構鋼》（T/CSM 12-2020）。本標準于2020年6月11日正式發布實施，滿足生產企業的生產規范需要以及用戶單位的使用需求。

03 新技術的應用成果

目前采用稀土合金化技術生產螺紋鋼、棒線材、型鋼和板材的企業已達14家，產量近萬噸。聯鑫鋼鐵采用本稀土合金化技術生產的HRB400ERE螺紋鋼821噸已應用于河北某企業重點工程項目；安陽鋼鐵生產的Q235BRE普碳鋼330噸正在用于建造鋼結構民居房；東北特鋼生產的102噸抽油桿S22稀土耐蝕鋼已運至勝利油田制造抽油桿；某型號輕武器用低合金鋼CrNiMoRE累積應用已超100噸。以上海大學及多家鋼廠共同牽頭的稀土鋼產業聯盟正在建立中。

鑒于此，2020年8月由中國稀土學會組織的科技成果評價會對《基于稀土合金化提高鋼材耐腐蝕性能技術與產業化》項目進行了成果綜合評價。以國家新材料產業發展專家咨詢委員會主任干勇院士為組長的11位行業專家一致認為，上海大學董瀚教授領銜的高性能鋼鐵材料團隊的科研成果發現并創新了稀土多形合金化耐蝕機理，開發了普碳鋼稀土合金化耐蝕技術，形成了中國特色的新型稀土耐蝕鋼生產與應用技術，低成本綠色化稀土耐蝕鋼理論和技術總體達到國際領先水平。

04 戰略合作加快產業化步伐

5月15日，上海大學與冀南鋼鐵集團簽訂戰略合作協議，雙方將通過全面戰略合作，共同努力，加大我國稀土耐蝕普碳鋼開發力度、加快產業化步伐。 

根據協議，雙方的合作目標是結合冀鋼集團的裝備、市場、技術和資金優勢、產品特點，以及上海大學在學科、科研和人才資源等方面的優勢，通過聚集國內外相關科研力量，以冀鋼集團主要產品的低成本、高質量和綠色化為目標，通過鋼鐵生產技術提升，加大稀土耐蝕鋼的開發力度、加快產業化步伐，為我國鋼鐵工業的綠色低碳化發展做出貢獻。

雙方的合作內容包括：以提升冀鋼集團螺紋鋼及其他普碳鋼產品質量為目標，采用上海大學稀土合金化技術，開展稀土耐蝕普碳鋼等產品的開發、新產品應用推廣等合作；冀鋼集團為上海大學科研成果中試、校外實習（實踐）和產學研示范基地提供設備和人員支持，在條件成熟的基礎上，雙方聯合成立相關研發機構；共同開展技術人才培養工作；共同承擔和參與科研攻關和聯合申報省部級、國家級科研項目；設立獎學/獎教基金，定向資助有意愿到冀鋼集團學習和工作或來自河北地區的品學兼優的優秀學生和青年教師等。