除含铜钢种外，铜在钢中均以残余元素的形式存在，是造成钢“热脆性”缺陷的主要原因。在热加工过程中，铜易在钢材表面富集形成低熔点相，在外力作用下，易浸润晶界，从而引起表面裂纹的形成和扩展。铜的氧势小于铁，使得铜在炼钢过程中难于氧化去除。随着废钢循环利用次数的增加，残余元素铜将不断在钢中富集，严重影响钢材质量。目前国内外研究的废钢除铜技术由于存在实际操作复杂、成本高、除铜效果不理想等缺陷，实际生产使用废钢时，稀释法依然是限制废钢中铜超标的普遍方法。本文应用异质形核理论，在不降低钢中铜含量前提下，通过控制铜在钢中的析出形为，达到降低其对钢性能危害的目的。研究得到：　　 在Fe-Cu二元合金中，以Fe-7.8％Cu和Fe-2.1％Cu两种铜含量的合金为研究对象，在扫描电镜下观察不同铜含量、不同水冷温度的试样中铜的析出分布规律。Fe-7.8％Cu合金在1600℃水冷，含铜相在晶界、晶内都有析出；在1200℃和1000℃水冷，含铜相沿晶界析出。Fe-2.1％Cu合金在1600℃和1000℃的水冷试样中，含铜相都沿晶界析出；而800℃水冷时，含铜相在晶内析出。经TEM观察发现在Fe-7.8％Cu合金1000℃水冷试样以及Fe-2.1％Cu合金800℃水冷试样中都有纳米级的fcc结构的ε-Cu颗粒弥散析出。在Fe-8％Cu合金中添加Mn、S元素，取不同温度水冷试样观察，发现MnS夹杂物能作为铜的异质形核核心，形成含铜相外包MnS的复合夹杂物。　　 在中碳钢体系中，固定Cu含量，调整Mn、S含量，观察夹杂物种类以及MnS尺寸对于铜析出情况的影响。发现铜可以在硫化锰夹杂、氧化硅/硫化锰复合夹杂物上析出形核，但不能在单一的氧化物上析出。增加Mn含量以提高MnS夹杂物数量，能够减轻Cu沿晶界偏析的程度。Mn含量从0.44％增加到1.17％，铜的析出比例从94.6％降低到64.7％，但铜在硫化锰上的析出数量会增加。　　 通过二元错配度的计算，可以得出无论铜在钢中以ε-Cu、Cu2S、Cu1.8S或CuS何种形式存在，MnS夹杂比氧化硅、氧化铝夹杂更适合铜析出，计算结果与实验结果吻合。　　 真空感应炉冶炼含有相同Mn、Cu含量(分别为0.84％、0.29％)的中碳钢，通过调整S、Ti元素的含量，改变MnS夹杂物的数量，从而观察异质形核对于铜高温富集行为的影响。不同S、Ti含量的实验钢在1100℃氧化1800s和3600s后，铜在氧化层与基体之间界面处存在不同程度的偏析，随着铜在MnS上异质形核的数量增加，铜在钢表面的偏析富集程度显著降低，同时可以减轻铜浸润晶界的现象。　　 上述真空感应炉冶炼的实验钢在600℃-1200℃温度范围内进行高温拉伸实验，得出在600℃到900℃范围内，随着铜在MnS上异质形核的数量增加，塑性提高；而在900℃到1200℃范围内，三组试样塑性没有明显变化。在600℃-1200℃温度范围，三组实验钢抗拉强度没有明显区别。