稀土一硼复合变质处理后，细化本质晶粒度的主要原因是，稀土、翩在晶界上富集和弥散质点的钉轧作用所致。因为稀土富集于奥氏体晶界;降低自由能，减小晶粒长大的驱动力，能强烈阻碍7Fe晶粒长大。虽然硼略有促进晶粒粗化的倾向，但稀土在晶界阻碍7Fe晶粒长大的强烈效应足以克服这种粗化倾向，况且卿80Q 硼与氧、氮作用形成分散的第二相微粒与晶界交互作用，可阻碍晶界移动。高温加热时，稀土形成稳定的氧化物质点也起钉扎晶界的作用，故可抑制高温时的晶粒长大，使本质晶粒度细化。
(2)对ZG3OCrMn2Si等温转变曲线的影响为了探讨稀土一翻对ZG3OCrMn2Si的等温转变曲线的影响，本文测定了变质与未变质的3OCrMn2Si铸钢的等温转变曲线，见图5一 22。从图5一22可知，稀土一 a能使30CrMn2Si铸钢等温转变开始曲线右移，推迟珠光体和贝氏体转变，增加孕育期，使钢的淬透性增加，同时使等温转变终了曲线左移，缩短了等温转变时间，并也能使叭点升高。这主要是由于稀土一硼细化了铸态组织，减小了枝晶间距，缩短碳及其他合金元素的扩散距离，在高温奥氏体化温度下，这些合金元素能充分溶人奥氏体，提高奥氏体的稳定性。另一方面，稀土和翻在晶界的富集，降低了晶界能并抑制铁素体及贝氏体在晶界上成核，因此，减慢了奥氏体的分解速度，提高了淬透性。致于提高叭点的原因，可能是缺陷组态起着有助于马氏体形核的作用。因为稀土既能降低位错处溶质浓度，减小溶质原子对位错的钉扎作用，使位错的可动性增加，又能降低奥氏体层错能，使马氏体相变时，临界切变应力减小，有利于马氏体核坯的扩展，使M点升高。
(3)对马氏体形态、尺寸的影响马氏体分两大类，从形态上分为板条状马氏体和片状马氏体，从亚结构上分，前者为位错亚结构，又称位错马氏体;后者为孪晶亚结构，又称作孪晶马氏体。位错亚结构碳含量较低(二(C)<0.4%), 并且在较高温下形成，其性能特征是硬度高韧性好，固又称韧性马氏体。孪晶亚结构马氏体碳含F-4rA高，形成温度较低，其性能特点是硬度高，脆性大，固又称作脆性乌氏体。从马氏体钢性能要求希望得到位错亚结构马氏体。
在中碳马氏体铸钢碳含量范围内，按理不应该出现孪晶马氏体，但因是铸钢，属非均质材料。钥在一次结晶过程中由于选分结晶，形成较严重的枝晶偏析，即低次轴碳含t低高次轴尤其是枝晶间碳含量高，故其淬火组织由不同比例的板条马氏体及片状马氏体(混合马氏体)组成见图5一23,碳含量愈高，片状马氏体愈多。
未经变质的中碳马氏体钢中，片状马氏体比例较高，且片状马氏体趋于粗化。经稀土及稀土硼复合变质处理后，不但大大增加板条马氏体的比例，而且使板条马氏体的尺寸不同程度的减少，其中以RE一B复合处理效果最为显著
Y基重稀土的变质效果优于Ce基轻稀土，而用单一硼变质，没有改变钢中混合马氏体的比例，只是细化了片状马氏体组织，表5一18示出了不同变质剂对板条马氏体尺寸的影响。
稀土变质处理使板条马氏体的长度变短，而宽度增加;稀土复合变质处理使马氏体的长、宽均变小。特别是稀土硼复合变质处理，使马氏体的长度由原来的105m减小到15m，而且在扫描电镜下观察，经稀土硼复合变质的组织特别均匀。
(4)马氏体亚结构在日本产的H-800透射电子显微镜下，采用金属薄膜试样，进行对比观察，采用选区电子衍射标定。
试验钢在同一炉中冶炼，变质处理在炉外包中进行，以保证钢的基本成分一致，即一炉钢液分四包浇注，第一包空白，第二包w(Ce)0.15%基轻稀土变质，第三包二(B)O.007%变质，第四包w(Ce)O.15%基轻稀土w (B)O.007%复合变质。
1)空白实验未变质ZG31Mn2Si组织中马氏体的亚结构见图5一25a，可见，未变质ZG31 Mn2Si钢组织中马氏体的亚结构以粗大孪晶为主，分布非常集中，仍有少量的位错马氏体存在。
2) w (Ce)0.15%基轻稀土变质经Ce基轻稀土变质，马氏体亚结构以位错为主(见图5 - 25c)，位错密度较未变质的马氏体高。在研究中发现，随着奥氏体化温度提高，位错马氏体比例增加。为控制得到位错型亚结构马氏体，既要变质，又要高温奥氏体化热处理。
3) B变质加B变质对马氏体结构影响和稀土不同。经B变质位错亚结构马氏体数量没有增加，仍是混合马氏体基体，但它却使孪晶亚结构马氏体大大细化(见图5一25b)，众所周知，孪晶马氏体细化有助于提高钢韧性。在热处理研究中发现，要得到细孪晶马氏体结构，热处理温度和钢中残B量有关，当钢中残B量较低时〔二(B)0.003%)，热处理温度不宜过高，当钢中残B量较高时 (w(B)>0.004%)，要求较高热处理温度。因为在此情况下，高的残B量导致钢中非固溶B (BN)量增加，为促使氮化硼分解，溶人奥氏体，需要较高的奥氏体化温度。在研究遗传性中发现，含稀土硼钢经重新溶化，稀土全部烧损。B 对钢却有明显的遗传性。
4) w (Ce)O.15%基稀土w(B)0.007%复合变质研究证实RE-B复合变质效果最佳，马氏体亚结构以位错为主(图5一25f)，位错密度高，马氏体板条细小。虽存在少量细小的孪晶马氏体，也为位错马氏体所包围(图5一25e)。在热处理研究中，要考虑稀土硼的复合作用，不能象单加稀土那样单纯追求高温奥氏体化，要考虑B的残留量。从研究结果揭示，要控制好组织，复合变质处理的奥氏体化温度比单加B的高，比单加稀土的低。建议对碳含量w(C)0.3%左右的中碳马氏体钢，单加B变质采用900 -- 9500C奥氏体化，单加稀土变质采用 10500C奥氏体化，稀土硼复合变质10000C奥氏体化为宜。
为什么稀土变质能使马氏体亚结构以位错为主。众所周知，位错马氏体的碳含傲可达，(C)0.4%，而本钢种碳含量仅有w(C)0.35%，应全部为位错型马氏体，、但由于铸造状态下的不平衡结晶，在加上凝固过程中的选分结晶和Mn的影响，使钢中的碳含量产生严重的微观偏析一枝晶偏析。正是由于铸钢的非均质性，在枝晶间碳含量高于二(C)0.4%，导致孪晶马氏体产生，出现混合马氏体组织。可以断言，铸钢组织的不合理性导致相同成分铸钢的韧性比锻造钢种低，其主要原因是成分不均匀—偏析造成的。
通过稀土铸钢凝固研究发现，稀土加人钢中能扩大We相区，而合金元素如:C, Mn, Cr等在We相区中的扩散速度为yFe相区中的50-100倍。所以含稀土的铸钢在凝固过程中，通过We相区的时间较长。因此，C, Mn, Cr等合金元素能在此区得到较为充分扩散，使铸钢成分趋于均匀化，导致中碳马氏体铸钢组织中马氏体亚结构的变化。经稀土变质的中碳马氏体铸钢，其马氏体亚结构以位错型为主。经进一步研究发现，稀土可促使TTT曲线的开始转变曲线右移，终了转变曲线左移，大大缩短了整个相变的转变时间，这充分证明了稀土加人能促使铸钢的成分均匀化。稀土钢要求高温奥氏体化，也是基于成分均匀化的观点出发的。奥氏体化温度愈高，元素扩散愈充分，成分愈均匀，位错马氏体数量就愈多。
晶粒细化，能缩短合金元素的扩散距离，也能促使铸钢成分均匀化，稀土加人钢中能明显细化钢的奥氏体晶粒度。因此，也能增加位错马氏体数量。