在初炼出钢和精炼过程加入金属或合金脱氧是最常用的炼钢脱氧方法，由此带来的大颗粒脱氧产物的去除和细小夹杂物的功能化利用与控制成为洁净钢冶炼的共性问题，特别是对有特殊性能要求的高品质钢，精确控制氧化物夹杂已成为关键技术瓶颈。通常情况下，钢液中金属脱氧反应与钢-渣界面脱硫和脱磷反应不同，脱硫或脱磷是均相反应，金属脱氧是钢液中溶质原子之间形成固体氧化物的多相反应，反应过程不但涉及原子之间的化学作用，还涉及到化学作用产物的形核及长大等多个步骤。
科研人员利用第一性原理方法优化显示，金属脱氧体系中的介尺度亚稳相包括形核前的不同数目的脱氧剂原子和氧原子结合的氧化物团簇、团簇聚集体、临界核以及形核后的纳米尺寸氧化物夹杂。热力学平衡计算发现亚稳相恰好与脱氧后体系中的脱氧剂和氧元素含量达到平衡。
脱氧过程中夹杂物形核服从二步机理，第一步为脱氧剂原子与氧反应生成团簇，该过程的热力学趋势大、反应速率快，反应平衡决定了脱氧后的溶解氧含量;第二步为团簇聚集成核，该过程涉及团簇的扩散和类液态结构向固态或晶体结构的转变行为，是脱氧反应的限制性环节，决定了夹杂物的形核率。因此，要实现对夹杂物尺寸分布的控制，需进一步研究影响第二步的相关因素以及控制方法。