以“新一代鋼(gang)(gang)鐵材(cai)料的重大基礎研究”“超超臨界火電機組鋼(gang)(gang)管(guan)創新研制與應(ying)用”和“壓水堆核(he)電站(zhan)核(he)島主(zhu)設備(bei)用鋼(gang)(gang)關鍵技術(shu)”為代表(biao)的技術(shu)開發(fa)工作(zuo)，為鋼(gang)(gang)鐵工業技術(shu)進步及(ji)國民經濟發(fa)展作(zuo)出了突(tu)出的貢獻。
一(yi)、新一(yi)代鋼鐵材(cai)料的重大基礎研究
“新一(yi)代鋼(gang)鐵(tie)材(cai)料的(de)重大基(ji)(ji)礎(chu)研究”作為國家首批“973計劃(hua)”項(xiang)目。翁宇(yu)慶(qing)院(yuan)士帶領團隊通過(guo)晶(jing)(jing)粒細化和潔凈化提(ti)高微合金鋼(gang)的(de)強度和韌(ren)性(xing)開展了基(ji)(ji)礎(chu)研究，研究發現(xian)了奧氏體熱變形可以誘導（強化）鐵(tie)素體相變（DIFT），提(ti)出(chu)(chu)了形變誘導鐵(tie)素體相變理論(lun)；分析(xi)了厚板(ban)坯連鑄連軋工(gong)(gong)(gong)藝中出(chu)(chu)現(xian)納(na)米尺寸(cun)析(xi)出(chu)(chu)物促進超細晶(jing)(jing)現(xian)象，對(dui)貝氏體鋼(gang)提(ti)出(chu)(chu)了形變誘導析(xi)出(chu)(chu)和中溫轉變控制理論(lun)；對(dui)高強度合金結(jie)構鋼(gang)移除(chu)了抗延遲斷裂理論(lun)。工(gong)(gong)(gong)藝技(ji)術上介紹了實現(xian)超細品鋼(gang)強韌(ren)性(xing)的(de)相應工(gong)(gong)(gong)藝，如超細鋼(gang)的(de)化學冶金、凝(ning)固冶金、電(dian)磁(ci)冶金、焊接技(ji)術等(deng)。該項(xiang)目2004年榮(rong)獲(huo)國家科技(ji)進步獎一(yi)等(deng)獎。
為了解決鋼鐵材料在高強度條件下獲得優異塑性和韌性問題，董瀚教授帶領團隊提出了“高性能鋼(gang)的M3組織調控理論和技術”，闡明了M3組織強化和韌塑化機理，解決了強度提高導致塑性和韌性下降的問題。通過研究亞穩奧氏體在變形過程中的演變規律，發現隨亞穩奧氏體含量提高和穩定性降低，材料動態加工硬化率逐步提高，推遲了頸縮產生，大幅提升了塑性和抗拉強度，從而明確了亞穩奧氏體含量與穩定性是強塑積調控的關鍵因素，為高強塑積第三代汽車鋼研發提供了理論基礎；基于界面增強和增韌原理，提出通過調控層狀超薄奧氏體及其相變后形成的超薄馬氏體板條塊，能夠同時提高強度和韌性，為屈服強度1000兆帕級、沖擊功200焦低合金鋼研發指明了方向。
在(zai)該(gai)項(xiang)目M3組織調控及強(qiang)韌塑(su)化機理研(yan)(yan)(yan)究(jiu)基(ji)礎上，創(chuang)新發(fa)明了(le)(le)高(gao)(gao)強(qiang)塑(su)積第三代汽(qi)(qi)車鋼和新一代高(gao)(gao)強(qiang)高(gao)(gao)韌塑(su)性低(di)合金鋼，實現了(le)(le)在(zai)汽(qi)(qi)車、管線、橋(qiao)梁等領(ling)域的應用。該(gai)項(xiang)目研(yan)(yan)(yan)發(fa)成果創(chuang)新發(fa)展了(le)(le)鋼鐵(tie)(tie)物理冶金理論(lun)(lun)，為未(wei)來高(gao)(gao)性能鋼鐵(tie)(tie)材料研(yan)(yan)(yan)發(fa)提供理論(lun)(lun)指導。
2018年“基于M3組織(zhi)調(diao)控的鋼鐵材料基礎理論(lun)研究與高性能鋼技術”獲得國家技術發明獎(jiang)(jiang)二等(deng)獎(jiang)(jiang)。
二、超超臨界(jie)火電機組鋼管(guan)創(chuang)新研制與應用
600℃超(chao)超(chao)臨界技術(shu)(shu)是迄今世界最(zui)先進商(shang)用(yong)燃(ran)煤發電技術(shu)(shu)，其研發瓶頸是25Cr、18Cr和9Cr高壓鍋(guo)爐管(guan)。主要技術(shu)(shu)難(nan)點：1. 我國(guo)不掌握材料(liao)成分最(zui)佳配(pei)比和生(sheng)產過(guo)程控制技術(shu)(shu)； 2. 國(guo)外25Cr管(guan)高溫持(chi)久(jiu)強度低、韌性差(cha)，18Cr管(guan)晶間腐(fu)蝕傾向嚴重、抗蒸汽(qi)腐(fu)蝕性能差(cha)，9Cr管(guan)含δ鐵(tie)素體，持(chi)久(jiu)強度低，這是世界性題
鋼鐵研究總(zong)院(yuan)劉正東院士帶領團隊經二十余年研究和實踐，通過半定量化解構強韌化機制研究，發現關鍵元素在高溫加力長時過程中隨強韌化單元變化規律，建立其固溶度積和熱力學曲線，豐富和發展了耐熱鋼“多元素復合強化”設計理論；提出服役環境下優先失穩源問題和耐熱材料的“選擇性強化”設計觀點，為耐熱材料最佳成分范圍確定和生產工藝研發提供了理論基礎；突破了通過適度粗晶和強化晶界兼顧持久強度及抗蒸汽氧化性能關鍵技術，研發1250℃控溫控冷工藝調控析出相和晶粒尺寸；發現晶界碳化物粗化機理并利用硼晶界偏聚減緩其粗化速率，解決了持久強度和抗氧化難以兼顧難題，形成耐熱鋼管成套制造技術集成。
鋼鐵研究總院研發了高強韌25Cr鋼管成套生產技術，使持久強度提高的同時韌性提高3倍；確定了18Cr鋼管窄成分范圍和7～8級晶粒度控制方法，在保持持久強度和抗氧化性能的同時消除了晶間腐蝕；研發了9Cr鋼管無δ鐵素體成套技術，打破國外產品壟斷，十余年間國產高壓鍋爐管國內市場占有率從27％躍升到86％、國外市場占有率從無到25％，徹底改變了世界耐(nai)熱鋼(gang)管市場格局，使我國電站耐熱鋼管采購費降低45％，電站單位造價降低20％。至2016年底，我國已建600℃電站約200吉瓦（占全球90％以上），節煤減排效果非常顯著，中國已成為燃煤發電技術領先的國家。
鋼鐵研(yan)究總院自主研(yan)發(fa)了(le)低合金(jin)耐(nai)熱鋼G102、馬氏體(ti)耐(nai)熱鋼G115?、耐(nai)熱合金(jin)C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等，成(cheng)功(gong)建(jian)立(li)了(le)630～700℃超(chao)超(chao)臨界燃煤鍋(guo)爐管耐(nai)熱材(cai)料(liao)體(ti)系，并完成(cheng)了(le)電站鍋(guo)爐建(jian)設所需上述新(xin)耐(nai)熱材(cai)料(liao)全(quan)部尺寸規格鍋(guo)爐管的工業制造(zao)。
三、壓水堆核(he)電站核(he)島主設備用鋼(gang)關(guan)鍵技術(shu)
壓水堆(dui)(dui)是(shi)核電(dian)主(zhu)體(ti)，我(wo)國已(yi)建(jian)56臺核電(dian)機組(zu)中(zhong)53臺為壓水堆(dui)(dui)。世(shi)界(jie)最先(xian)進(jin)第三代(dai)壓水堆(dui)(dui)首堆(dui)(dui)均(jun)在我(wo)國建(jian)設(she)，其高安全、長壽期、大(da)型一(yi)體(ti)化設(she)計(ji)對核島(dao)主(zhu)設(she)備（包括壓力容(rong)器、蒸發器、主(zhu)管(guan)(guan)道、傳熱管(guan)(guan)等(deng)）材料技術提出前所(suo)未有(you)挑戰，其成分優化和制造工藝(yi)是(shi)世(shi)界(jie)性工程科(ke)技難題。
經(jing)長期探索和(he)工程實踐，鋼鐵研究(jiu)(jiu)總院發現影響核島(dao)大鍛(duan)(duan)件(jian)韌(ren)性(xing)和(he)退(tui)火后強韌(ren)性(xing)的(de)本質因素，突破300～600噸級鋼錠超(chao)大鍛(duan)(duan)件(jian)韌(ren)性(xing)提升和(he)退(tui)火后強韌(ren)性(xing)優化匹配控制(zhi)(zhi)關(guan)鍵技術(shu)，確定了滿足安全、長壽、大型一(yi)體化核島(dao)超(chao)大鍛(duan)(duan)件(jian)綜(zong)合性(xing)能(neng)(neng)要求的(de)極窄成(cheng)分(fen)范圍(wei)。研究(jiu)(jiu)冶煉一(yi)澆注新方法，改善了大鋼錠偏(pian)析(xi)和(he)夾雜(za)，自主(zhu)研制(zhi)(zhi)超(chao)大特厚異形大鍛(duan)(duan)件(jian)研究(jiu)(jiu)專用裝置，建(jian)立制(zhi)(zhi)造過程熱-力-組織-性(xing)能(neng)(neng)對應關(guan)系，解(jie)決了鍛(duan)(duan)造開裂、晶粒控制(zhi)(zhi)和(he)性(xing)能(neng)(neng)均衡提升難題，形成(cheng)核島(dao)主(zhu)設(she)備材料(liao)成(cheng)套(tao)生產技術(shu)集成(cheng)。
鋼鐵研(yan)究(jiu)總(zong)院成(cheng)功研(yan)制壓(ya)(ya)力(li)容器和(he)蒸發器全套508-3鋼大鍛(duan)件(jian)(jian)、世(shi)界(jie)首(shou)批(pi)異(yi)型(xing)整鍛(duan)316LN不銹鋼主管道大鍛(duan)件(jian)(jian)、世(shi)界(jie)首(shou)批(pi)堆內F6NM鋼壓(ya)(ya)緊彈簧環(huan)鍛(duan)件(jian)(jian)和(he)690合(he)金U型(xing)傳熱管等(deng)，保(bao)障了先進三代壓(ya)(ya)水堆核(he)電(dian)(dian)首(shou)堆建設(she)，國(guo)(guo)內市(shi)場占有(you)率從(cong)零躍升到90％以上(shang)，主導了我國(guo)(guo)核(he)島主設(she)備(bei)材料(liao)市(shi)場定價(jia)權，使其(qi)采購(gou)價(jia)降低60％，核(he)電(dian)(dian)工程單位造價(jia)降低30％，全面實現(xian)了壓(ya)(ya)水堆核(he)島主設(she)備(bei)材料(liao)技術(shu)產(chan)業化，推(tui)進我國(guo)(guo)成(cheng)為世(shi)界(jie)核(he)電(dian)(dian)技術(shu)和(he)產(chan)業中心。
