钢中的第二相粒子（主要是夹杂物和强化相）对钢的性能影响很大，只有当非金属夹杂物尺寸小于1μm，且数量少到夹杂物彼此之间的距离超过10μm时，非金属夹杂物才不会对材料的宏观性能造成影响。同时，当第二相粒子很细小时，还能在凝固结晶及热加工过程中对钢的组织起到一定的细化作用，从而提高钢的综合力学性能。多年来，人们对如何利用钢中的第二相粒子来提高钢的性能进行了大量研究:20世纪70年代，提出了钢的微合金化技术；90年代，提出了氧化物冶金技术。这些技术均与控制钢中第二相粒子密切相关。
金属中存在大量的第二相粒子，由于其种类、大小、形状、分布以及体积分数各异，对金属力学性能造成复杂的影响。第二相粒子对钢力学性能的破坏作用主要是作为裂纹形核源而导致裂纹形成和传播。粒子对钢的强化作用机制主要有沉淀强化和细晶强化，其中，细化晶粒包括凝固结晶时的形核细化和后期加工过程中的再结晶细化。在诸多影响因素中，第二相粒子的大小是决定其是否有利的重要因素。但是，无论从那一方面来看，都要求粒子细小化。
目前，对如何在钢中获得细小的第二相粒子有两种办法：内部析出法和外部加入法。内部析出法是通过控制钢液条件，降低粒子析出温度，使钢液凝固和热加工过程中析出细小弥散的夹杂物和碳化物粒子。从外部往钢液中加入超细粒子的研究报道尚不多见。MASAYOSHIHASEGAWA等开发了一种用等离子喷吹方法向浇注的钢流中喷吹粒子。试验结果表明，加入颗粒平均直径为11μm的Al2O3和9μm的ZrO2粒子后，钢的硬度、强度和冲击韧性均显著提高。J.M.Gregg等开发了一种往熔态钢中添加粒子的技术。首先，将微粉放置于固态钢预先加工的小孔中，然后将钢样置于真空感应炉内加热至熔化，保持熔化状态5s后，快速冷却凝固。分析凝固后的钢样得知，外加TiN、TiO2和Ti2O3粒子对钢中形成针状铁素体十分有效，细化了奥氏体晶粒。
从以上研究结果可以看出，向钢中外加超细粒子对钢的组织细化和提高其性能均有很好的作用。与内生析出第二相粒子相比，外加方法更具有可控性，而且对钢的纯净度无过高要求。然而，这些加入方法在现代冶金生产工艺上还存在许多问题，目前还很难用于工业生产中。等离子喷吹方法用于连铸工艺还很困难，而往熔态钢中添加粒子的技术更是无法用于炼钢工业生产中，仅只适用于实验室研究。
目前，工业上获得细小第二相粒子主要是通过高纯净化和微合金化以及控轧控冷相结合的方式，在钢内部形成合适的粒子。由于这些粒子几乎是在固相线以下奥氏体中析出，所以对奥氏体本身的形核起不到核心作用，从而对细化原奥氏体晶粒没有作用。生产过程控制要求较高，成本偏高。目前，有关向钢液中添加纳米级粒子的研究很少，由于该法对钢液纯净度的要求并不高，其过程较易控制，而且对细化夹杂物、细化原奥氏体晶粒以及后期的加工过程都有作用。因此，向钢中添加纳米级颗粒的新思路新方法的研究具有一定的现实意义，应给予重视。
QQ交流群
