钢中残余元素问题是冶金行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）会将大量的杂质元素带入炼钢炉，这些杂质元素有一部分可以被除去，但还有一部分杂质元素仍会残留在钢中，这部分杂质（非有意添加的合金元素）统称为残余元素。
这些残余元素是造成钢质量不稳定的主要因素之一，有些残余元素容易偏析，即使其含量很低，也会对钢的性能产生很大的负面影响。
例如轴承钢中残留的钛就是典型的例子，Ti易与N发生反应，生成高硬度的夹杂物，大大影响轴承钢的使用寿命。
1. 残余元素的分类
一些已知钢中残留元素按其氧化电位大小可分为三类，如下表所示，它们在炼钢过程中分为完全保留、部分保留、极少保留。
上表中第一组元素的氧化电位比铁低，它们在炼钢过程中不参与氧化反应钢材中的有害元素，最终几乎全部积累在钢制品中。
第二类残余元素的氧化电位与铁接近，在炼钢吹炼过程中，只有一部分被氧化去除，而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，它们首先被氧化进入炉渣中被除去，只有极小部分残留下来进入产品中。
因此钢中残余元素实际上只包括第一类和第二类所包含的15种元素，其中8种为完全残余元素，7种为部分残余元素。
2、钢中残余元素的来源
我国是共生铁矿丰富的国家，这些共生铁矿中包括钒、钛、磷、砷、锡、锑、铼（稀土元素）等，这些元素在冶炼过程中被带入钢中。
除原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，可分为：
（1）废钢中的合金钢。目前钢厂尚无经济有效的技术将合金钢与普通碳钢分离，而部分中、高合金钢中含有的合金元素种类繁多。在钢材回收利用过程中，这些合金元素会作为残余元素进入钢材中；
（2）废钢表面涂层或镀层。其中最成问题的是马口铁，它以罐头的形式进入废钢循环。其他涂层包括铜、镍和铬。镀锌钢也被广泛使用，但锌在炼钢过程中基本可以去除，因此不必考虑。
（3）废钢中混入有色金属，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。
市场上含量最高的残余元素是铜，主要来源于进入炼钢炉的汽车废钢，据估算钢厂混合废钢中铜含量平均在0.3%左右，具体含量取决于合金钢的来源和配比。
钢中残留的锑、砷主要来源于原矿，含有这些杂质的废钢在进入回收工序后，虽然能被稀释，但残量会在钢中逐渐累积。
钢中的H、N主要来源于炼钢时的车间气氛，其含量主要取决于不同钢种的成分和炼钢工艺。
3.钢中残余元素的偏析
许多残余元素在钢中是以偏析的形式存在并发挥作用的，大多数残余元素在钢中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的凝固过程中，也可以发生在随后的固相转变过程中，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。偏析形成夹杂物后钢材中的有害元素，这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，如钢的第二类回火脆性，主要是由于P、Sn、As、Sb等元素的晶界偏析引起的。
4. 残差元素作用简述
① 8个完全保留元素
Ni、Co、W、Mo能提高钢的淬硬性，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，但另一方面可以提高钢的抗大气腐蚀能力；
残余元素Sn、As、Sb等属于有害元素，它们不仅强化钢中的铜脆性，更重要的是会引起合金钢的第二类回火脆性。
Sn是钢中极为有害的残余元素之一，会大大降低钢和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能提高钢的抗氧化性能，增加钢的抗腐蚀性能和淬透性，但也会增加钢的回火脆性；
N有利于控制奥氏体晶粒尺寸，但也会造成钢的应变时效；
钢中H是一种有害元素，会引起低合金高强度钢内部产生白点、裂纹等。
