经过多年的研究与实践,稀土将是21世纪提高钢质量的重要途径已经成为冶金界的共识.科技工作者们总结出稀土在钢中有三大作用:净化、变质和合金化.我国是世界稀土资源和产量第一的稀土大国,在合金钢中加入微量稀土,提高钢质,增强国际竞争力,把稀土的资源优势转化为钢的品种优势和经济优势,具有十分重大的意义.本论文以余瑞璜院士提出的"固体与分子经验电子理论"(EET理论)和程开甲院士提出的改进的TFD理论为基础,从价电子结构角度,较为系统地研究了稀土在钢中的三大作用,揭示了稀土在钢中作用的微观机制.本论文以Turbo C语言为工具,计算了稀土氧化物、稀土氧硫化物、稀土硫化物及稀土与低熔点杂质元素(As、Sb、Pb、Bi)形成的化合物的价电子结构,用相结构因子n<,A>、S、σ<,N>、F<'D><,M>讨论了钢中主要稀土化合物形成和析出的顺序,解释了稀土脱氧、脱硫、去除低熔点有害杂质元素,净化钢液的作用机理.计算了Fe-Ce中间相的价电子结构,讨论了过量稀土产生的Fe-Ce中间相对钢液的污染问题.计算了稀土铝酸盐及稀土元素固溶于MnS的价电子结构,并结合上述稀土氧、硫化物的价电子结构,分析了稀土元素变质钢中有害夹杂物、净化晶界的原因.根据现有基体与稀土化合物间具有的明确的位向关系,计算了它们之间的界面结合因子(ρ、△ρ、σ'),并由此成功地建立了稀土化合物强化晶界、改善钢材性能,细化晶粒的有效依据.定义了F<'D><,M>(M=N,S,O,P及低熔点杂质元素)——含M结构单元的总成键能力.计算了稀土氮化物、稀土磷化物及稀土元素固溶于奥氏体、渗碳体、铁素体、马氏体的价电子结构,讨论了固溶稀土元素对奥氏体相变过程、相变产物、珠光体形貌及性能、马氏体再结晶的影响,以及稀土对N、P的控制作用,阐述了钢中稀土合金化作用的微观机制.