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電子束熔煉過程存在3種基本的冶金反應：
(1)除氣。電子束熔煉可除去大多數金屬中的氫、且氫的去除很容易，一般在爐料被熔清之前即已基本完成:由于真空度高，熔池溫度及處于液態的時間可控，脫氮效果也很高。
(2)金屬雜質的揮發。在電子束熔煉溫度下，凡是比基體金屬蒸氣壓高的金屬雜質均會不同程度地得以揮發去除。
(3)去除非金屬夾雜物。氧化物及氮化物夾雜物在電子束熔煉溫度及真空度下，有可能分解出[O]及[N]被去除;[O]還可以通過碳氧反應而被去掉;此外，錠子自下而上的順序凝固特點也有利于非金屬夾雜物的上浮。
