以“新一代鋼(gang)鐵(tie)材料的(de)(de)重大基礎研(yan)究”“超(chao)超(chao)臨界(jie)火電(dian)機組鋼(gang)管創(chuang)新研(yan)制與應用(yong)”和“壓水堆核(he)電(dian)站核(he)島主(zhu)設備(bei)用(yong)鋼(gang)關(guan)鍵(jian)技術(shu)”為代表的(de)(de)技術(shu)開發工(gong)作，為鋼(gang)鐵(tie)工(gong)業技術(shu)進步及(ji)國民經濟發展(zhan)作出(chu)了突(tu)出(chu)的(de)(de)貢獻。
一、新一代鋼鐵材(cai)料的重(zhong)大基礎研究
“新一代鋼(gang)鐵材料的重大基(ji)(ji)礎研究”作(zuo)為國(guo)家首批“973計劃”項目(mu)。翁宇(yu)慶院(yuan)士帶(dai)領團隊(dui)通過晶粒細化和潔凈化提(ti)高微合(he)金(jin)鋼(gang)的強(qiang)度和韌性開(kai)展了(le)(le)基(ji)(ji)礎研究，研究發(fa)現了(le)(le)奧氏(shi)體熱變(bian)形(xing)可以誘(you)導（強(qiang)化）鐵素體相(xiang)變(bian)（DIFT），提(ti)出(chu)了(le)(le)形(xing)變(bian)誘(you)導鐵素體相(xiang)變(bian)理(li)論(lun)；分析(xi)了(le)(le)厚板坯連(lian)(lian)鑄(zhu)連(lian)(lian)軋工(gong)藝中出(chu)現納米尺寸析(xi)出(chu)物促進超細晶現象，對貝氏(shi)體鋼(gang)提(ti)出(chu)了(le)(le)形(xing)變(bian)誘(you)導析(xi)出(chu)和中溫轉(zhuan)變(bian)控(kong)制理(li)論(lun)；對高強(qiang)度合(he)金(jin)結構鋼(gang)移除了(le)(le)抗延(yan)遲斷裂理(li)論(lun)。工(gong)藝技(ji)術上介紹了(le)(le)實現超細品鋼(gang)強(qiang)韌性的相(xiang)應工(gong)藝，如超細鋼(gang)的化學冶金(jin)、凝(ning)固冶金(jin)、電磁(ci)冶金(jin)、焊接技(ji)術等。該項目(mu)2004年榮獲國(guo)家科技(ji)進步獎(jiang)一等獎(jiang)。
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)該項目M3組織調控及強(qiang)韌塑(su)化機理(li)研(yan)究基礎上，創(chuang)新(xin)發(fa)(fa)明了高(gao)(gao)強(qiang)塑(su)積第三代汽(qi)(qi)車(che)鋼(gang)(gang)和新(xin)一代高(gao)(gao)強(qiang)高(gao)(gao)韌塑(su)性低合金鋼(gang)(gang)，實現(xian)了在(zai)汽(qi)(qi)車(che)、管線、橋梁等領域的應用。該項目研(yan)發(fa)(fa)成(cheng)果(guo)創(chuang)新(xin)發(fa)(fa)展了鋼(gang)(gang)鐵(tie)物理(li)冶金理(li)論(lun)，為未來(lai)高(gao)(gao)性能鋼(gang)(gang)鐵(tie)材料研(yan)發(fa)(fa)提供理(li)論(lun)指(zhi)導(dao)。
2018年“基于M3組織調控(kong)的鋼(gang)鐵材料基礎理論(lun)研(yan)究與高(gao)性(xing)能鋼(gang)技術”獲得國家技術發明獎二等獎。
二、超超臨界(jie)火電機組鋼管創新研制與應用(yong)
600℃超(chao)超(chao)臨界(jie)技(ji)術是迄今世界(jie)最先(xian)進商用(yong)燃煤發電技(ji)術，其研發瓶頸是25Cr、18Cr和(he)9Cr高(gao)壓鍋爐管。主要技(ji)術難點(dian)：1. 我國不(bu)掌握材料成分最佳配(pei)比和(he)生產過程控制技(ji)術； 2. 國外25Cr管高(gao)溫持久強(qiang)(qiang)度低、韌(ren)性(xing)差，18Cr管晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)傾向嚴重、抗蒸汽腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)差，9Cr管含(han)δ鐵素體(ti)，持久強(qiang)(qiang)度低，這(zhe)是世界(jie)性(xing)題
鋼鐵研究總院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(gang)(gang)(gang)鐵研究(jiu)總院自(zi)主(zhu)研發了(le)(le)(le)低合(he)金耐(nai)熱鋼(gang)(gang)(gang)G102、馬氏體耐(nai)熱鋼(gang)(gang)(gang)G115?、耐(nai)熱合(he)金C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等，成功建(jian)立了(le)(le)(le)630～700℃超超臨界燃煤鍋爐管(guan)耐(nai)熱材(cai)料體系，并(bing)完成了(le)(le)(le)電站(zhan)鍋爐建(jian)設所(suo)需(xu)上述新耐(nai)熱材(cai)料全部(bu)尺寸(cun)規格鍋爐管(guan)的工業制造。
三、壓(ya)水堆核電站(zhan)核島主設(she)備用鋼關鍵技術
壓(ya)水(shui)堆是(shi)核(he)(he)電主體，我(wo)國已建56臺核(he)(he)電機組中53臺為壓(ya)水(shui)堆。世界(jie)最(zui)先進(jin)第三代(dai)壓(ya)水(shui)堆首(shou)堆均在(zai)我(wo)國建設，其高安全、長壽期、大型一體化(hua)設計對(dui)核(he)(he)島(dao)主設備（包括壓(ya)力(li)容器(qi)(qi)、蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)、主管道、傳熱管等(deng)）材料技術提出前所(suo)未有挑(tiao)戰，其成分優(you)化(hua)和制造工藝是(shi)世界(jie)性工程科技難題。
經長(chang)期探索(suo)和(he)工程(cheng)實踐(jian)，鋼鐵研(yan)究(jiu)總院發現影(ying)響(xiang)核島大(da)鍛(duan)件(jian)韌性(xing)(xing)和(he)退(tui)火后強韌性(xing)(xing)的(de)(de)本質(zhi)因素(su)，突破300～600噸(dun)級鋼錠(ding)超大(da)鍛(duan)件(jian)韌性(xing)(xing)提升(sheng)和(he)退(tui)火后強韌性(xing)(xing)優化匹配控制關鍵技(ji)術，確定了滿足(zu)安全、長(chang)壽(shou)、大(da)型(xing)一體化核島超大(da)鍛(duan)件(jian)綜合(he)性(xing)(xing)能(neng)要求的(de)(de)極(ji)窄成分范圍。研(yan)究(jiu)冶煉一澆(jiao)注新方法，改善了大(da)鋼錠(ding)偏析和(he)夾(jia)雜，自(zi)主研(yan)制超大(da)特厚異形大(da)鍛(duan)件(jian)研(yan)究(jiu)專(zhuan)用裝置，建(jian)立制造(zao)過程(cheng)熱(re)-力-組織-性(xing)(xing)能(neng)對應關系，解決(jue)了鍛(duan)造(zao)開裂、晶粒控制和(he)性(xing)(xing)能(neng)均衡(heng)提升(sheng)難(nan)題，形成核島主設備材料成套生產技(ji)術集成。
鋼(gang)(gang)鐵(tie)研(yan)究總院成功研(yan)制壓力容器和(he)(he)蒸發器全套508-3鋼(gang)(gang)大鍛件、世界(jie)首(shou)批(pi)異型(xing)整鍛316LN不銹鋼(gang)(gang)主(zhu)管道大鍛件、世界(jie)首(shou)批(pi)堆內F6NM鋼(gang)(gang)壓緊彈簧環鍛件和(he)(he)690合金U型(xing)傳熱管等，保障(zhang)了(le)先進三(san)代壓水堆核(he)電首(shou)堆建設(she)(she)，國內市場占有率從零躍升到90％以(yi)上，主(zhu)導(dao)了(le)我(wo)國核(he)島(dao)主(zhu)設(she)(she)備(bei)材料(liao)市場定價(jia)權，使(shi)其采購價(jia)降(jiang)低60％，核(he)電工程(cheng)單位造價(jia)降(jiang)低30％，全面實現(xian)了(le)壓水堆核(he)島(dao)主(zhu)設(she)(she)備(bei)材料(liao)技術(shu)產(chan)業化，推(tui)進我(wo)國成為世界(jie)核(he)電技術(shu)和(he)(he)產(chan)業中(zhong)心。
