钢中的残余元素问题是冶金工业面临的重要问题之一。在炼钢过程中，炼钢原料(包括铁水、废钢和铁合金等。)会把大量杂质元素带入炼钢炉。有些杂质元素可以去除，但有些杂质元素会留在钢中。这些杂质(无意添加的合金元素)统称为残留元素。

这些残留元素是造成钢质量不稳定的主要因素之一。一些残余元素很容易偏析，即使它们的含量很低，也会对钢的性能产生强烈的负面影响。

如轴承钢中残留的钛，就是一个典型的例子。Ti易与N反应生成高硬度夹杂物，极大影响轴承钢的使用寿命。

1。残留元素的分类

一部分钢中已知的残留元素根据其氧化电位分为三类，如下表所示。它们在炼钢过程中完全保留，部分保留，很少保留。

上表中，第一类元素的氧化电位低于铁，所以在炼钢过程中不参与氧化反应，几乎全部积累在钢材中。第二类残留元素的氧化电位与铁接近，在炼钢过程中只有部分被氧化去除，去除程度与元素本身的特性有关。第三种元素的氧化电位高于铁。在钢水吹炼过程中，它们首先被氧化成渣被除去，只有少量的剩余元素进入产品。所以钢中残留元素的问题，其实只是第一类和第二类所包含的15种元素。其中8个元素完全保留，7个元素部分保留。

2。钢中残留元素的来源

我国是一个有大量共生铁矿石的国家，包括钒、钛、磷、砷、锡、锑和稀土(稀土元素)，在冶炼过程中带入钢中。除了原生铁矿石带入铁水的残留元素外，钢水中残留元素的最大来源是废钢，主要分为:

(1)废钢中的合金钢。目前钢厂还没有经济有效的技术将合金钢从普碳钢中分离出来，而一些中高合金钢含有种类繁多的合金元素。在钢的回收过程中，这些合金元素会作为残余元素进入钢中；

(2)废钢表面涂层或电镀。其中马口铁是问题最多的一种，作为易拉罐进入报废回收，其他镀层有铜、镍、铬等。镀锌板也有广泛应用，但炼钢基本可以不考虑除锌；(3)用废原料包裹的有色金属。最主要的是汽车废料，里面含有一些监控电机，主要杂质是铜。市场上残留元素含量最多的是铜，主要来源于进入炼钢炉的汽车废料。据估算，目前钢厂混合废钢的铜含量平均在0.3%左右，具体含量取决于合金钢的来源和比例。钢中残留的锑和砷主要来自原生铁矿石。当含有这些杂质的废钢被回收时，它们可以被稀释，但残留量会逐渐在钢中积累。钢中的h和N主要来自炼钢时的车间气氛，其含量主要取决于不同的钢种和炼钢工艺。

3。钢中残余元素的偏析

许多残余元素在钢中以偏析的形式存在和发挥作用。大多数残余元素在钢中有很强的偏析能力；这种元素的偏析过程不仅可以发生在钢水的凝固过程中，也可以发生在随后的固相转变中，但需要较长的扩散时间。钢锭冒口中的主要偏析元素是S、P和C，其次是Sb、N、As、H和Sn。偏析夹杂物形成后，这部分材料的硬度高于铸锭其他部分。与凝固偏析相比，残余元素在固相转变或加热时会产生晶界偏析。例如，钢的第二回火脆性主要是由P、Sn、As和Sb的晶界偏聚引起的。

4。剩余元素功能的简要说明

①八个完全保留的元素

镍、钴、钨、钼能提高钢的淬透性，属于有益元素。一方面，Cu会在钢的高温热加工过程中引起铜脆化，但另一方面，它可以提高钢的耐大气腐蚀性能。残留元素Sn、As、Sb是有害元素，不仅强化钢中的铜脆性，而且导致合金钢的第二类回火脆性。锡是钢中极其有害的残留元素之一，会大大降低钢及合金的高温力学性能。

②七个部分保留的元素

c、Mn、S和P是常规的控制元素；铬能提高钢的抗氧化性，增加其耐腐蚀性和淬透性，但也增加其回火脆性。n有利于控制奥氏体晶粒尺寸，但也会引起钢的应变时效。钢中的h是有害元素，会导致低合金高强度钢出现白点和裂纹。