以“新一代鋼鐵材料的(de)重大基(ji)礎研究”“超(chao)超(chao)臨界火電(dian)機組(zu)鋼管創新研制與應(ying)用”和“壓(ya)水堆核(he)電(dian)站核(he)島(dao)主(zhu)設備用鋼關鍵技術”為代表(biao)的(de)技術開發工(gong)作(zuo)，為鋼鐵工(gong)業技術進步(bu)及(ji)國民經(jing)濟發展作(zuo)出了突出的(de)貢獻。
一、新一代鋼鐵(tie)材料的重大基礎研究(jiu)
“新一代(dai)鋼(gang)鐵材料(liao)的(de)重大基礎研究”作為國家首批“973計(ji)劃”項(xiang)目。翁(weng)宇慶院士帶領(ling)團隊通過晶(jing)粒細(xi)化(hua)和潔凈化(hua)提高(gao)微合(he)(he)金鋼(gang)的(de)強(qiang)(qiang)度(du)和韌性開展了(le)(le)(le)基礎研究，研究發現(xian)了(le)(le)(le)奧氏(shi)體(ti)熱變形(xing)可(ke)以誘導(dao)（強(qiang)(qiang)化(hua)）鐵素體(ti)相變（DIFT），提出(chu)了(le)(le)(le)形(xing)變誘導(dao)鐵素體(ti)相變理(li)論(lun)；分析了(le)(le)(le)厚(hou)板坯連鑄連軋工藝中出(chu)現(xian)納米尺寸析出(chu)物促進超(chao)細(xi)晶(jing)現(xian)象，對貝(bei)氏(shi)體(ti)鋼(gang)提出(chu)了(le)(le)(le)形(xing)變誘導(dao)析出(chu)和中溫轉(zhuan)變控制理(li)論(lun)；對高(gao)強(qiang)(qiang)度(du)合(he)(he)金結構鋼(gang)移除了(le)(le)(le)抗延遲斷裂(lie)理(li)論(lun)。工藝技術上介紹了(le)(le)(le)實(shi)現(xian)超(chao)細(xi)品(pin)鋼(gang)強(qiang)(qiang)韌性的(de)相應工藝，如(ru)超(chao)細(xi)鋼(gang)的(de)化(hua)學冶(ye)金、凝固冶(ye)金、電磁冶(ye)金、焊接技術等。該(gai)項(xiang)目2004年榮獲國家科技進步獎(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。
在該項(xiang)目(mu)M3組(zu)織(zhi)調控及強(qiang)韌塑(su)化機理研究基(ji)礎上，創(chuang)新發明了(le)高強(qiang)塑(su)積第三代(dai)汽(qi)車鋼(gang)(gang)和新一代(dai)高強(qiang)高韌塑(su)性低合金鋼(gang)(gang)，實現了(le)在汽(qi)車、管線、橋梁等領域的應用(yong)。該項(xiang)目(mu)研發成果創(chuang)新發展(zhan)了(le)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)物理冶(ye)金理論(lun)，為未來高性能鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)材料(liao)研發提供理論(lun)指導。
2018年“基(ji)于(yu)M3組(zu)織調控的(de)鋼(gang)鐵材(cai)料(liao)基(ji)礎理論研究(jiu)與高性能鋼(gang)技術(shu)(shu)”獲(huo)得國家(jia)技術(shu)(shu)發明獎二(er)等(deng)獎。
二、超(chao)超(chao)臨(lin)界火電機組鋼(gang)管創新研制與應用
600℃超超臨界(jie)技(ji)術是迄(qi)今世(shi)界(jie)最(zui)先進商用燃煤(mei)發(fa)電技(ji)術，其研發(fa)瓶(ping)頸是25Cr、18Cr和(he)9Cr高(gao)壓鍋爐(lu)管(guan)(guan)。主要技(ji)術難點：1. 我國不(bu)掌握材(cai)料成分最(zui)佳配比和(he)生產過程控制(zhi)技(ji)術； 2. 國外25Cr管(guan)(guan)高(gao)溫持(chi)久(jiu)(jiu)強(qiang)度低、韌性(xing)差(cha)，18Cr管(guan)(guan)晶間腐蝕傾向嚴重、抗(kang)蒸汽腐蝕性(xing)能差(cha)，9Cr管(guan)(guan)含δ鐵(tie)素體，持(chi)久(jiu)(jiu)強(qiang)度低，這是世(shi)界(jie)性(xing)題(ti)
鋼(gang)鐵研究總院(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(gang)(gang)鐵研究(jiu)總(zong)院自主研發了(le)低合金(jin)耐(nai)熱鋼(gang)(gang)G102、馬氏體耐(nai)熱鋼(gang)(gang)G115?、耐(nai)熱合金(jin)C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等，成功建(jian)立了(le)630～700℃超超臨界燃(ran)煤(mei)鍋爐管耐(nai)熱材料體系，并完(wan)成了(le)電站(zhan)鍋爐建(jian)設所需上述新(xin)耐(nai)熱材料全部尺寸規格鍋爐管的工業制造。
三、壓水堆核電站核島主設備用鋼關鍵(jian)技術
壓(ya)水堆是核(he)電主(zhu)體(ti)，我國已建(jian)56臺核(he)電機組(zu)中(zhong)53臺為壓(ya)水堆。世(shi)界最(zui)先進第(di)三代壓(ya)水堆首堆均在(zai)我國建(jian)設(she)，其(qi)高(gao)安全、長壽期、大型一體(ti)化設(she)計對核(he)島主(zhu)設(she)備（包括壓(ya)力容器、蒸(zheng)發(fa)器、主(zhu)管道、傳(chuan)熱管等）材料技(ji)(ji)術提出前所未有挑戰，其(qi)成分優化和制(zhi)造工藝是世(shi)界性工程科(ke)技(ji)(ji)難(nan)題。
經(jing)長期探索和工程實踐，鋼鐵(tie)研(yan)究總院發(fa)現(xian)影響核島(dao)(dao)大(da)(da)鍛(duan)(duan)件韌(ren)(ren)性和退(tui)火(huo)后強(qiang)韌(ren)(ren)性的本(ben)質因素，突(tu)破300～600噸級鋼錠超大(da)(da)鍛(duan)(duan)件韌(ren)(ren)性提(ti)升(sheng)和退(tui)火(huo)后強(qiang)韌(ren)(ren)性優化匹配控(kong)制關鍵技術(shu)，確定了滿足(zu)安全、長壽、大(da)(da)型一(yi)體化核島(dao)(dao)超大(da)(da)鍛(duan)(duan)件綜合性能要求的極窄成(cheng)分(fen)范圍。研(yan)究冶煉一(yi)澆注新(xin)方法，改善了大(da)(da)鋼錠偏析(xi)和夾雜，自主(zhu)(zhu)研(yan)制超大(da)(da)特厚異形(xing)大(da)(da)鍛(duan)(duan)件研(yan)究專(zhuan)用裝置，建立制造(zao)過程熱-力-組(zu)織-性能對(dui)應(ying)關系，解決了鍛(duan)(duan)造(zao)開裂、晶(jing)粒控(kong)制和性能均衡提(ti)升(sheng)難(nan)題，形(xing)成(cheng)核島(dao)(dao)主(zhu)(zhu)設備材料成(cheng)套生產技術(shu)集(ji)成(cheng)。
鋼(gang)鐵研(yan)究(jiu)總院成功研(yan)制壓(ya)力容器(qi)和(he)蒸(zheng)發器(qi)全(quan)套508-3鋼(gang)大鍛(duan)件、世界(jie)首批(pi)異型整鍛(duan)316LN不(bu)銹鋼(gang)主管道(dao)大鍛(duan)件、世界(jie)首批(pi)堆內(nei)(nei)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(zhang)了(le)先進三代壓(ya)水堆核電首堆建設，國(guo)內(nei)(nei)市(shi)場占有率從零躍升到90％以(yi)上，主導了(le)我國(guo)核島主設備材料(liao)市(shi)場定價(jia)權，使其采購價(jia)降低60％，核電工程單位(wei)造價(jia)降低30％，全(quan)面(mian)實現了(le)壓(ya)水堆核島主設備材料(liao)技術產業(ye)(ye)化，推進我國(guo)成為世界(jie)核電技術和(he)產業(ye)(ye)中心。
