科技日报讯 （记者王怡 郝晓明）在铸钢过程中，杂质的汇聚和上浮导致了铸造中成分的不均匀，进而影响钢材的质量。记者从中科院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室获悉，由李殿中研究员、李依依院士带领的研究团队的一项最新成果，揭示了在铸造钢件时导致钢材降解的机制。该研究成果发表在近日的《自然通讯》上。

钢材在高温冶炼和浇注到模具之后，需要铸造凝固。在凝固过程中，液态金属结晶形成树枝晶网络，因为钢水不纯净，杂质会在枝晶网内聚集长大。由于密度小，这些杂质团簇在枝晶网内上浮形成一条通道。在该通道内，富集大量杂质，也会吸附和促进碳、锰等主要合金元素的偏聚。鉴于这条通道的成分和性能与周围材质有很大区别，被称为成分偏析带（又叫通道偏析）。

此项研究解剖分析了3支100吨级核电用钢锭，通过控制氧含量的临界值，有效减轻直至消除了偏析缺陷。研究人员发现，长期被忽略的氧及其形成的氧化物是偏析的根源。

据李殿中介绍，之前的理论主要认为硫和磷会带来偏析问题，但在工业生产中发现，即使硫和磷控制到了很低含量，偏析依然存在，这与经典理论不相符，直到发现氧才是幕后黑手。

这一研究成果已经获得初步应用验证。在特殊钢领域，有效提高了成材率；在重机行业，提高了钢水的纯净性和核电、火电等大钢锭及其大锻件的内在品质。控氧纯净化技术推广应用后，将使大尺度钢铁材料的制备工艺发生改变，从而显著提升钢材的成材率，也有利于提质增效，进一步促进我国重大工程用钢国产化。