以“新(xin)一(yi)代鋼鐵(tie)材料(liao)的重(zhong)大基(ji)礎研(yan)究”“超(chao)(chao)超(chao)(chao)臨界火電機組鋼管創新(xin)研(yan)制(zhi)與應(ying)用”和“壓(ya)水堆(dui)核電站核島主設(she)備用鋼關鍵技(ji)術(shu)(shu)”為代表的技(ji)術(shu)(shu)開發工作，為鋼鐵(tie)工業技(ji)術(shu)(shu)進步(bu)及國民經濟發展作出(chu)了突(tu)出(chu)的貢獻。
一、新一代鋼鐵材料(liao)的(de)重大基礎研究
“新(xin)一代鋼鐵材料的(de)重大基(ji)礎研究(jiu)”作為國家首(shou)批(pi)“973計劃”項(xiang)目(mu)。翁宇(yu)慶院士(shi)帶領(ling)團隊通過晶粒細化(hua)(hua)和(he)潔凈化(hua)(hua)提(ti)高微合金鋼的(de)強度(du)和(he)韌性(xing)開展了(le)基(ji)礎研究(jiu)，研究(jiu)發(fa)現(xian)了(le)奧氏(shi)(shi)體(ti)熱變(bian)(bian)形(xing)可以(yi)誘導（強化(hua)(hua)）鐵素(su)體(ti)相變(bian)(bian)（DIFT），提(ti)出(chu)了(le)形(xing)變(bian)(bian)誘導鐵素(su)體(ti)相變(bian)(bian)理論；分析(xi)了(le)厚(hou)板坯連(lian)鑄連(lian)軋工藝中(zhong)出(chu)現(xian)納米尺(chi)寸析(xi)出(chu)物促進(jin)超(chao)細晶現(xian)象，對(dui)貝(bei)氏(shi)(shi)體(ti)鋼提(ti)出(chu)了(le)形(xing)變(bian)(bian)誘導析(xi)出(chu)和(he)中(zhong)溫轉變(bian)(bian)控(kong)制理論；對(dui)高強度(du)合金結(jie)構(gou)鋼移(yi)除了(le)抗延遲(chi)斷裂理論。工藝技(ji)(ji)術上介紹了(le)實現(xian)超(chao)細品鋼強韌性(xing)的(de)相應工藝，如(ru)超(chao)細鋼的(de)化(hua)(hua)學冶(ye)金、凝固冶(ye)金、電磁冶(ye)金、焊接(jie)技(ji)(ji)術等。該項(xiang)目(mu)2004年榮(rong)獲國家科技(ji)(ji)進(jin)步(bu)獎一等獎。
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(gao)性能鋼的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(mu)(mu)M3組織調控及強韌塑化機理(li)研究基礎上，創新(xin)(xin)發(fa)明(ming)了(le)高(gao)強塑積第三代汽車(che)鋼(gang)和新(xin)(xin)一代高(gao)強高(gao)韌塑性(xing)低合金鋼(gang)，實現了(le)在(zai)汽車(che)、管線(xian)、橋(qiao)梁(liang)等(deng)領域的(de)應用。該項目(mu)(mu)研發(fa)成果創新(xin)(xin)發(fa)展了(le)鋼(gang)鐵(tie)物理(li)冶金理(li)論(lun)，為未來(lai)高(gao)性(xing)能鋼(gang)鐵(tie)材料研發(fa)提(ti)供理(li)論(lun)指(zhi)導。
2018年“基于(yu)M3組織調(diao)控的鋼(gang)鐵(tie)材料基礎理論研究與高性能鋼(gang)技(ji)術(shu)”獲得國家技(ji)術(shu)發明獎二等獎。
二、超(chao)超(chao)臨界火(huo)電機(ji)組(zu)鋼(gang)管創(chuang)新研(yan)制與應用
600℃超超臨(lin)界技術是(shi)迄今世界最先(xian)進商用燃(ran)煤發電(dian)技術，其研發瓶(ping)頸是(shi)25Cr、18Cr和9Cr高(gao)壓鍋爐管(guan)。主要技術難點：1. 我國(guo)不掌握材料(liao)成分最佳配(pei)比和生產(chan)過程(cheng)控制技術； 2. 國(guo)外(wai)25Cr管(guan)高(gao)溫持(chi)久強度低、韌性(xing)差，18Cr管(guan)晶間腐蝕傾(qing)向嚴重(zhong)、抗(kang)蒸汽(qi)腐蝕性(xing)能(neng)差，9Cr管(guan)含(han)δ鐵素(su)體，持(chi)久強度低，這(zhe)是(shi)世界性(xing)題
鋼鐵研究(jiu)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。
鋼鐵研究總院自主研發(fa)了低合(he)金耐熱(re)鋼G102、馬氏(shi)體耐熱(re)鋼G115?、耐熱(re)合(he)金C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等(deng)，成功建立(li)了630～700℃超超臨界燃煤鍋(guo)(guo)爐管(guan)耐熱(re)材(cai)料體系，并完成了電(dian)站鍋(guo)(guo)爐建設所需上(shang)述新耐熱(re)材(cai)料全部尺寸規格鍋(guo)(guo)爐管(guan)的工業制造。
三、壓水堆核電站核島主(zhu)設備用鋼關鍵技術
壓(ya)水堆是核(he)電(dian)主體，我(wo)國已(yi)建56臺核(he)電(dian)機(ji)組中53臺為(wei)壓(ya)水堆。世界最先進第三代壓(ya)水堆首堆均在我(wo)國建設(she)，其高(gao)安全、長壽期、大型一體化設(she)計對(dui)核(he)島主設(she)備（包括壓(ya)力容器、蒸發器、主管道、傳熱(re)管等）材(cai)料技術提(ti)出前(qian)所未有挑(tiao)戰，其成分優化和制造工藝是世界性(xing)工程科(ke)技難題(ti)。
經長期探索(suo)和(he)(he)工程實踐，鋼鐵研究(jiu)總院發現(xian)影(ying)響核(he)島(dao)大(da)鍛(duan)件韌(ren)性(xing)(xing)和(he)(he)退(tui)火(huo)后(hou)強(qiang)韌(ren)性(xing)(xing)的本質因素(su)，突破300～600噸級鋼錠(ding)超大(da)鍛(duan)件韌(ren)性(xing)(xing)提(ti)升(sheng)和(he)(he)退(tui)火(huo)后(hou)強(qiang)韌(ren)性(xing)(xing)優化匹配(pei)控制(zhi)關鍵技術，確定了滿(man)足安全、長壽(shou)、大(da)型一體化核(he)島(dao)超大(da)鍛(duan)件綜合性(xing)(xing)能(neng)要求(qiu)的極窄成(cheng)分范(fan)圍(wei)。研究(jiu)冶煉(lian)一澆注新(xin)方(fang)法，改善了大(da)鋼錠(ding)偏析和(he)(he)夾雜，自主研制(zhi)超大(da)特厚異形(xing)大(da)鍛(duan)件研究(jiu)專用裝(zhuang)置，建立制(zhi)造(zao)過程熱-力-組織-性(xing)(xing)能(neng)對應關系(xi)，解決了鍛(duan)造(zao)開裂、晶粒控制(zhi)和(he)(he)性(xing)(xing)能(neng)均衡提(ti)升(sheng)難題，形(xing)成(cheng)核(he)島(dao)主設(she)備材料成(cheng)套生產技術集成(cheng)。
鋼(gang)鐵研究總(zong)院成(cheng)功(gong)研制(zhi)壓(ya)力容(rong)器(qi)和(he)蒸發(fa)器(qi)全套508-3鋼(gang)大鍛(duan)件、世(shi)界首(shou)批異(yi)型整鍛(duan)316LN不銹(xiu)鋼(gang)主管道大鍛(duan)件、世(shi)界首(shou)批堆內F6NM鋼(gang)壓(ya)緊彈簧環鍛(duan)件和(he)690合金U型傳(chuan)熱管等，保障了(le)先進三代壓(ya)水堆核(he)電(dian)首(shou)堆建(jian)設，國內市場(chang)占有率(lv)從零躍升(sheng)到90％以上，主導了(le)我(wo)國核(he)島(dao)主設備(bei)材(cai)料(liao)市場(chang)定(ding)價權，使其采購價降低(di)60％，核(he)電(dian)工程單位造價降低(di)30％，全面(mian)實現(xian)了(le)壓(ya)水堆核(he)島(dao)主設備(bei)材(cai)料(liao)技術產(chan)業化，推進我(wo)國成(cheng)為世(shi)界核(he)電(dian)技術和(he)產(chan)業中心(xin)。
