第98章 调整实验方案（1/2）

夜色渐深，实验室里只剩下林荞的工位还亮着灯。她面前摊开着首次实验的完整数据记录、断裂试样的断口照片，以及那本密密麻麻的稀土资料笔记，指尖在“镧元素过量导致碳化物聚集”的标注上反复摩挲。首次实验的失败像一记警钟，让她明白单一稀土元素的添加，终究难以平衡硬度与韧性这对核心矛盾——农机零件既要抵御耕作时的磨损，又要承受土壤中的冲击载荷，缺了哪一样都无法投入实际应用。

“既然单一元素不行，那复合添加会不会有协同效应？”林荞脑海里突然闪过这个念头。她立刻翻到稀土资料中关于铈元素的部分，笔记上清晰记录着：铈（ce）不仅能细化晶粒，还能与合金中的氧、硫形成稳定化合物，减少杂质对晶界的侵蚀，且脆性倾向远低于镧）。如果将镧和铈按一定比例复合添加，或许能在保留镧提升硬度优势的同时，用铈的特性弥补韧性不足的短板。

这个想法让林荞瞬间振奋起来，她立刻拿出草稿纸，开始推演两种元素的配比逻辑。首先要降低单一稀土的添加量，避免碳化物过度聚集——她计划将镧的添加量从0.6%降至0.2%，再引入0.3%的铈，总稀土添加量控制在0.5%以内，既保证成本可控，又能发挥协同作用。其次，基础合金的碳含量也需要调整，从0.8%降至0.6%，减少与稀土结合形成过量碳化物的风险；同时保留14%的铬含量，维持基础耐磨性能；额外添加2%的镍元素，利用镍的固溶强化作用进一步改善韧性。

“fe-0.6c-14cr-2ni-0.-0.3ce”，一组全新的成分方案跃然纸上。林荞盯着这串化学式，心里既兴奋又谨慎——复合添加的协同效应是理论推导，实际效果如何，还需要科学验证。她立刻打开电脑，检索“镧铈复合添加对铁基合金性能的影响”相关文献，果然找到了几篇支持这一思路的研究：镧的细化晶粒作用与铈的净化晶界作用相结合，能使合金的硬度和韧性同步提升，且最佳配比区间与她推导的大致吻合。

但新的疑问又冒了出来：两种稀土元素的添加顺序会不会影响效果？高温熔炼时，它们与其他元素的反应优先级如何？这些细节在文献中并未详细提及，一旦出错，很可能重蹈覆辙。林荞想起化学系的张教授是冶金热力学领域的专家，或许能从理论上验证方案的可行性。

第二天一早，林荞带着新设计的实验方案、首次实验的数据报告，以及整理好的稀土元素反应机理资料，专程前往化学系请教张教授。张教授接过她的资料，仔细翻阅着，时不时点头，眼里露出赞许的神色。

“你的思路很有针对性，复合添加确实是平衡硬度与韧性的有效途径。”张教授指着方案中的成分比例，“镧和铈的原子半径相近，都能进入铁的晶格形成固溶体，且铈的氧亲和力更强，能优先去除杂质，为镧的细化作用创造更好的条件。0.2:0.3的配比的很合理，既不会因单一元素过量导致脆性，又能发挥协同效应。”

他顿了顿，补充道：“不过有两个细节需要注意：一是稀土元素的添加时机，建议在熔炼后期、钢水温度降至1400c时加入，避免高温下过度烧损；二是需要控制钢水的脱氧程度，氧含量过高会消耗大量稀土，影响预期效果。你可以在熔炼过程中加入少量硅锰合金脱氧，确保氧含量低于0.005%。”

林荞认真地记录着张教授的建议，不放过任何一个细节：“谢谢张教授！那两种稀土元素是同时添加，还是有先后顺序？”

“可以同时添加，它们与其他元素的反应不存在明显的优先级冲突。”张教授笑着说道，“你这个方案逻辑清晰，数据支撑充分，可行性很高。年轻人有这样的科研敏感度和严谨性，很难得。”

得到张教授的肯定，林荞心里更有底了。她回到实验室，立刻着手完善实验方案。她重新设计了实验流程，将整个过程分为原料预处理、高温熔炼、浇铸冷却、样品制备、性能测试五个阶段，每个阶段都制定了详细的参数标准：原料预处理时，所有金属锭都要打磨去除表面氧化皮，确保纯度；高温熔炼时，先将铁、碳、铬、镍等基础元素加入炉中，升温至1500c熔化后，加入硅锰合金脱氧，保温30分钟，再降温至1400c加入预先称量好的镧、铈稀土块，搅拌均匀后保温20分钟再浇铸；样品制备时，严格按照国家标准加工成硬度测试试样和冲击测试试样，确保尺寸精度。

为了保证实验的准确性，林荞还特意增加了平行实验——每组成分方案制备3个硬度试样和5个冲击试样，测试结果取平均值，减少偶然误差。她将这些细节一一写入实验方案，用不同颜色的笔标注出关键控制点，一份详尽、严谨的新方案终于成型。

下午，林荞拿着新方案来到周教授的办公室汇报。周教授仔细审阅着方案，从成分设计到实验流程，从参数控制到数据处理，每一个细节都不放过。他时而点头，时而提出疑问，林荞都一一认真解答，结合张教授的建议和文献资料，详细阐述方案的合理性和可行性。