以“新一代(dai)鋼(gang)(gang)鐵材料的重(zhong)大(da)基礎研究”“超(chao)超(chao)臨界火電機(ji)組鋼(gang)(gang)管(guan)創新研制與應用”和“壓水堆核(he)電站(zhan)核(he)島主(zhu)設備用鋼(gang)(gang)關鍵技術”為(wei)代(dai)表的技術開發(fa)工(gong)(gong)作，為(wei)鋼(gang)(gang)鐵工(gong)(gong)業技術進(jin)步及國民經濟發(fa)展作出了突出的貢獻。
一、新一代鋼鐵材料的重大基礎(chu)研究
“新一(yi)代鋼(gang)鐵(tie)材料的(de)(de)(de)重(zhong)大基(ji)礎(chu)研(yan)(yan)究(jiu)”作為(wei)國家首批“973計劃”項(xiang)目。翁宇慶院士帶(dai)領團(tuan)隊通過晶(jing)粒(li)細(xi)化(hua)(hua)和(he)(he)潔凈(jing)化(hua)(hua)提高微(wei)合(he)(he)金鋼(gang)的(de)(de)(de)強度和(he)(he)韌性(xing)開展了(le)基(ji)礎(chu)研(yan)(yan)究(jiu)，研(yan)(yan)究(jiu)發現了(le)奧氏體熱變(bian)形可(ke)以誘(you)導(dao)（強化(hua)(hua)）鐵(tie)素體相(xiang)變(bian)（DIFT），提出了(le)形變(bian)誘(you)導(dao)鐵(tie)素體相(xiang)變(bian)理論；分析了(le)厚板坯連鑄連軋工藝中出現納米尺寸(cun)析出物(wu)促進超(chao)細(xi)晶(jing)現象，對貝(bei)氏體鋼(gang)提出了(le)形變(bian)誘(you)導(dao)析出和(he)(he)中溫轉變(bian)控(kong)制理論；對高強度合(he)(he)金結構鋼(gang)移除了(le)抗延遲斷裂理論。工藝技(ji)術上介(jie)紹(shao)了(le)實現超(chao)細(xi)品鋼(gang)強韌性(xing)的(de)(de)(de)相(xiang)應工藝，如超(chao)細(xi)鋼(gang)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)冶(ye)(ye)金、凝(ning)固冶(ye)(ye)金、電磁冶(ye)(ye)金、焊接技(ji)術等。該項(xiang)目2004年(nian)榮獲國家科(ke)技(ji)進步獎(jiang)一(yi)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。
在該項目(mu)M3組織調(diao)控(kong)及強(qiang)韌(ren)塑(su)化機理(li)研究基(ji)礎上，創(chuang)新發(fa)明了高(gao)強(qiang)塑(su)積第三代(dai)汽車鋼和新一代(dai)高(gao)強(qiang)高(gao)韌(ren)塑(su)性低合(he)金鋼，實現了在汽車、管(guan)線、橋梁等領域(yu)的(de)應(ying)用。該項目(mu)研發(fa)成(cheng)果創(chuang)新發(fa)展(zhan)了鋼鐵物理(li)冶金理(li)論(lun)，為未(wei)來高(gao)性能鋼鐵材料研發(fa)提供理(li)論(lun)指(zhi)導。
2018年“基(ji)于M3組織調控的鋼鐵材(cai)料基(ji)礎(chu)理(li)論研究與(yu)高性能鋼技(ji)術(shu)”獲得國家技(ji)術(shu)發明獎(jiang)二(er)等獎(jiang)。
二、超超臨界火電機組(zu)鋼管創新研制(zhi)與應(ying)用(yong)
600℃超超臨界技術(shu)(shu)是(shi)迄今世界最(zui)先進商用燃(ran)煤發電技術(shu)(shu)，其研發瓶頸(jing)是(shi)25Cr、18Cr和9Cr高(gao)壓鍋(guo)爐管。主要技術(shu)(shu)難點：1. 我(wo)國不掌握(wo)材料成分最(zui)佳配比和生產過程控制技術(shu)(shu)； 2. 國外25Cr管高(gao)溫持久(jiu)強(qiang)度(du)低、韌(ren)性差(cha)，18Cr管晶間腐蝕傾向嚴重、抗(kang)蒸汽(qi)腐蝕性能差(cha)，9Cr管含δ鐵素體，持久(jiu)強(qiang)度(du)低，這是(shi)世界性題
鋼鐵研(yan)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)總院自(zi)主研發了(le)低合(he)金耐(nai)熱鋼(gang)(gang)G102、馬氏體(ti)耐(nai)熱鋼(gang)(gang)G115?、耐(nai)熱合(he)金C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等，成(cheng)功建立了(le)630～700℃超超臨界燃煤鍋(guo)爐管耐(nai)熱材料體(ti)系，并完成(cheng)了(le)電(dian)站鍋(guo)爐建設所需上(shang)述(shu)新(xin)耐(nai)熱材料全部尺寸規格鍋(guo)爐管的工業制(zhi)造。
三(san)、壓水堆核(he)電(dian)站核(he)島主設備用鋼(gang)關(guan)鍵技(ji)術(shu)
壓(ya)水堆(dui)是核電主體，我國(guo)已建56臺(tai)核電機組中53臺(tai)為壓(ya)水堆(dui)。世(shi)界最先(xian)進第(di)三代壓(ya)水堆(dui)首堆(dui)均在(zai)我國(guo)建設，其高安全、長壽期(qi)、大型一體化設計對核島主設備(bei)（包括(kuo)壓(ya)力容器、蒸發器、主管(guan)道、傳熱管(guan)等）材料技術提(ti)出前(qian)所(suo)未有挑戰，其成分優化和制造(zao)工藝(yi)是世(shi)界性工程科技難題。
經(jing)長期(qi)探索和(he)工(gong)程(cheng)實(shi)踐，鋼(gang)(gang)鐵研究(jiu)總院發現影(ying)響(xiang)核(he)島(dao)(dao)大鍛(duan)(duan)件(jian)韌(ren)性(xing)和(he)退火后強韌(ren)性(xing)的本質因素，突破300～600噸級(ji)鋼(gang)(gang)錠超(chao)大鍛(duan)(duan)件(jian)韌(ren)性(xing)提(ti)升(sheng)和(he)退火后強韌(ren)性(xing)優(you)化匹配控(kong)制關鍵技(ji)術(shu)，確定了滿足安(an)全(quan)、長壽、大型一體化核(he)島(dao)(dao)超(chao)大鍛(duan)(duan)件(jian)綜合性(xing)能要求的極窄成分范圍。研究(jiu)冶煉一澆注新方(fang)法(fa)，改善了大鋼(gang)(gang)錠偏(pian)析和(he)夾雜，自主研制超(chao)大特(te)厚異(yi)形(xing)大鍛(duan)(duan)件(jian)研究(jiu)專用裝置，建立制造(zao)過程(cheng)熱-力-組織-性(xing)能對(dui)應(ying)關系，解決了鍛(duan)(duan)造(zao)開裂、晶粒控(kong)制和(he)性(xing)能均衡提(ti)升(sheng)難題，形(xing)成核(he)島(dao)(dao)主設備材料成套生(sheng)產技(ji)術(shu)集成。
鋼鐵研究總院成功(gong)研制壓(ya)力(li)容器和蒸(zheng)發器全套(tao)508-3鋼大鍛(duan)(duan)件、世界(jie)(jie)首(shou)批異型整鍛(duan)(duan)316LN不(bu)銹鋼主(zhu)管(guan)道大鍛(duan)(duan)件、世界(jie)(jie)首(shou)批堆內(nei)(nei)F6NM鋼壓(ya)緊(jin)彈簧環(huan)鍛(duan)(duan)件和690合金U型傳熱管(guan)等(deng)，保障了(le)先進(jin)三代壓(ya)水堆核電(dian)首(shou)堆建設，國內(nei)(nei)市場占有(you)率從零躍升到90％以上，主(zhu)導了(le)我國核島(dao)主(zhu)設備(bei)材料(liao)市場定價(jia)權，使其采購價(jia)降(jiang)低(di)60％，核電(dian)工程單位造價(jia)降(jiang)低(di)30％，全面實現了(le)壓(ya)水堆核島(dao)主(zhu)設備(bei)材料(liao)技術(shu)(shu)產業化，推進(jin)我國成為世界(jie)(jie)核電(dian)技術(shu)(shu)和產業中心。
