钢中的残余元素问题有哪些？怎么办？？

钢中残留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、铁合金等）会带入大量的杂质元素进入炼钢炉内。 有些杂质元素可以去除，但有些杂质元素会残留在钢中。 这部分杂质（非有意添加的合金元素）统称为残余元素。

这些残留元素是造成钢材质量不稳定的主要因素之一。 某些残留元素容易发生偏析，即使含量较低，也会对钢的性能产生强烈的负面影响。

例如，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

一些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。 它们在炼钢过程中分别是完全保留、部分保留和很少保留。

上表中，第一类元素的氧化电位比铁低，不参与炼钢时的氧化反应。 最终几乎全部积累在钢材上。 第二类残留元素的氧化电位与铁接近。 在炼钢的吹炼过程中，只有一部分被氧化去除，去除的程度与元素本身的特性有关。 第三类元素的氧化电位比铁高。 在钢水吹炼过程中，它们首先被氧化成炉渣并被除去，只有极少部分进入产品。 因此，钢中残留元素的问题实际上只是第一类和第二类所含的15种元素。 其中，8个元素为完全保留元素，7个元素为部分保留元素。

2、钢中残留元素的来源

我国是一个共生铁矿石较多的国家。 共生铁矿石包括V、Ti、P、As、Sn、Sb、Re（稀土元素）等，在冶炼过程中带入钢中。

除原生铁矿石带入铁水中的残余元素外，钢水中残余元素的最大来源是废钢，主要分为：

(1)废钢中的合金钢。 目前，炼钢厂没有经济有效的技术来分离合金钢和普碳钢，而且一些中、高合金钢含有多种合金元素。 在钢的回收过程中，这些合金元素会作为残留元素进入钢中；

(2)废钢表面涂层或电镀。 其中，造成问题最多的马口铁是作为罐头进入废钢循环的马口铁。 其他涂层包括铜、镍和铬。 镀锌板也广泛使用，但炼钢时基本可以不考虑将锌除去。 ;

(3)废钢原料中含有的有色金属。 其中最主要的是汽车废钢，其中含有一些微型电机，主要杂质是铜。

市场上，铜的残留元素含量最多。 铜主要由汽车废钢进入炼钢炉。 据测算，目前炼钢厂混合废钢的平均铜含量约为0.3%。 具体含量取决于合金钢的来源和比例。

钢中残留的Sb和As主要来自原生铁矿石。 当含有这些杂质的废钢进入回收时，它们可以被稀释，但残留量会逐渐积累在钢中。

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钢种和炼钢工艺的成分。

3、钢中残余元素的偏析

许多残余元素以偏析形式存在，在钢中发挥作用。 钢中大部分残余元素具有较强的偏析能力； 该元素的偏析过程既可以发生在钢水凝固过程中，也可以发生在随后的固态相变过程中，但需要较长的扩散时间。 铸锭冒口部分主要偏析元素为S、P、C，其次为Sb、N、As、H、Sn元素。 偏析形成夹杂物后，该部分材料的硬度也高于铸锭其他部分。 与凝固偏析相比，残余元素在固态相变或加热过程中会产生晶界偏析。 例如，钢的第二类回火脆性主要是由P、Sn、As、Sb的晶界偏析引起的。

4. 残留元素作用简述

① 8种完全保留的元素

Ni、Co、W、Mo能提高钢的淬透性，是有益元素；

Cu一方面在钢的高温热加工过程中会引起铜脆性，但另一方面可以提高钢的抗大气腐蚀的能力；

残留元素Sn、As、Sb是有害元素。 它们不仅强化钢中的铜脆性，更重要的是引起合金钢的第二类回火脆性；

Sn是钢中危害极大的残留元素之一。 Sn会大大降低钢及合金的高温力学性能。

② 7个部分保留元素

C、Mn、S、P为常规控制元素；

Cr能提高钢的抗氧化能力，增加钢的耐蚀性和淬透性，但也会增加钢的回火脆性；

N有利于控制奥氏体晶粒尺寸，但也会引起钢的应变时效；

H在钢中是一种有害无益的元素，会导致低合金高强钢内部产生白斑、裂纹等。