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鋼中的殘余元素問題是冶金工業(yè)面臨的重要問題之一。在煉鋼過程中，煉鋼原料（包括鐵水、廢鋼及鐵合金等）會將大量雜質(zhì)元素帶入煉鋼爐中。其中一部分雜質(zhì)元素可以去除，但仍有一部分雜質(zhì)元素將留在鋼中，這一部分雜質(zhì)（非有意添加的合金元素）統(tǒng)稱為殘余元素。

這些殘余元素是鋼材質(zhì)量產(chǎn)生不穩(wěn)定的主要因素之一。某些殘余元素易于偏析，即使其含量很低，也會對鋼材性能產(chǎn)生很強(qiáng)的負(fù)面作用。

如軸承鋼中的殘余鈦就是一個(gè)典型的案例。Ti易與N 反應(yīng)產(chǎn)生高硬度夾雜物，極大影響軸承鋼的使用壽命。

1、鋼中殘余元素的來源

我國是一個(gè)共生鐵礦較多的國家，共生鐵礦中包括V、Ti、P、As、Sn、Sb、Re（稀土元素）等，在冶煉時(shí)帶入鋼材中。

除了原生鐵礦帶入鐵水中的殘余元素以外，鋼水中的殘余元素最大來源是廢鋼，主要分為：

（1）廢鋼中的合金鋼。目前煉鋼廠沒有經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)，來分選合金鋼與普碳鋼，而在一些中、高合金鋼中含有種類繁多的合金元素。在鋼的再循環(huán)中，這些合金元素將作為殘余元素進(jìn)入鋼中；

（2）廢鋼中的表面涂層或鍍層。其中產(chǎn)生問題最多的是鍍錫板，它是作為罐頭盒進(jìn)入廢鋼循環(huán)的，其他的鍍層包括銅、鎳和鉻等；鍍鋅板也有廣泛應(yīng)用，但鋅在煉鋼中可基本去除而無需考慮；

（3）廢鋼原料中裹雜的有色金屬。最重要的有汽車廢鋼，其中夾雜一些微型電機(jī)，主要雜質(zhì)為銅。

市面上，殘余元素含量最多的是銅，銅主要是由汽車廢鋼進(jìn)入煉鋼爐。據(jù)估計(jì)目前煉鋼廠混合廢鋼中平均含銅量大約在0.3%左右，具體含？多少取決于合金鋼的來源及所占比例。

鋼中的殘余Sb和As主要來源于原生鐵礦，當(dāng)含有這些雜質(zhì)的廢鋼進(jìn)入循環(huán)使用時(shí)，它們可以被稀釋，但殘？將在鋼中逐漸積累。

鋼中的H和N主要來源于煉鋼時(shí)的車間氣氛，其含？主要取決于不同的鋼種成分和煉鋼工藝。

2、殘余元素在鋼中的偏析

許多殘余元素在鋼中是以偏析的形式存在并發(fā)揮作用的。多數(shù)殘余元素在鋼中均有較強(qiáng)的偏析能力；這種元素的偏析過程，既可以發(fā)生于鋼液的凝固過程，也可以發(fā)生于隨后的固態(tài)相變，但需要很長的擴(kuò)散時(shí)間。

在鑄錠的冒口部分主要偏析元素是S、P、C，其次是Sb、N、As、H、Sn元素。偏析形成夾雜后，這一部分材料的硬度也高于鑄錠的其它部份。

相對于凝固偏析，殘余元素在固態(tài)相變、或加熱時(shí)，會產(chǎn)生晶界偏析，如鋼的第二類回火脆性主要是P、Sn、As、Sb晶界偏析引起的。

3、殘余元素的作用簡述

① 8種全保留元素

Ni、Co、W、Mo可以提高鋼的淬透性，屬于有益元素；

Cu一方面可以引起鋼材高溫?zé)峒庸r(shí)的銅脆，但另一方面又可以提高鋼材耐大氣腐蝕的能力；

殘余元素Sn、As、Sb屬于有害元素，它不但在鋼中加強(qiáng)銅脆，更重要的是它會導(dǎo)致合金鋼的第二類回火脆性；

Sn是鋼中極為有害的殘余元素之一，Sn會大大降低鋼及合金的高溫力學(xué)性能。

② 7個(gè)部分保留元素

C、Mn、S、P是常規(guī)控制元素；

Cr能改善鋼的抗氧化性能，增加鋼的抗腐蝕能力和淬透性，但也會增加鋼的回火脆性；

N有利于控制奧氏體的晶粒大小，但同時(shí)也會引起鋼的應(yīng)變時(shí)效；

鋼中的H是一種有害無益的元素，會導(dǎo)致白點(diǎn)、低合金高強(qiáng)度鋼內(nèi)部產(chǎn)生裂紋等。

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