以“新一(yi)代鋼鐵材料的(de)(de)重大(da)基礎研究(jiu)”“超超臨(lin)界火電機組鋼管創新研制與應用”和“壓水堆核電站核島主設(she)備用鋼關鍵(jian)技術(shu)(shu)”為(wei)代表的(de)(de)技術(shu)(shu)開發工作，為(wei)鋼鐵工業技術(shu)(shu)進步及國民經濟(ji)發展作出(chu)了突出(chu)的(de)(de)貢獻。
一(yi)、新一(yi)代鋼(gang)鐵材(cai)料的重大基(ji)礎研究
“新一代鋼鐵材料(liao)的(de)重大基礎研究(jiu)”作為國(guo)家首(shou)批“973計劃”項(xiang)目。翁宇慶院士(shi)帶領團隊(dui)通過晶粒細(xi)化(hua)和(he)潔(jie)凈化(hua)提(ti)高(gao)微合金(jin)鋼的(de)強度和(he)韌性開展了(le)基礎研究(jiu)，研究(jiu)發現了(le)奧氏(shi)體熱變(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)可(ke)以誘(you)(you)導(dao)（強化(hua)）鐵素(su)體相變(bian)(bian)(bian)(bian)（DIFT），提(ti)出了(le)形(xing)變(bian)(bian)(bian)(bian)誘(you)(you)導(dao)鐵素(su)體相變(bian)(bian)(bian)(bian)理論；分析了(le)厚板坯連鑄連軋工藝中(zhong)出現納(na)米尺寸析出物促進超(chao)細(xi)晶現象(xiang)，對貝氏(shi)體鋼提(ti)出了(le)形(xing)變(bian)(bian)(bian)(bian)誘(you)(you)導(dao)析出和(he)中(zhong)溫轉變(bian)(bian)(bian)(bian)控制理論；對高(gao)強度合金(jin)結構鋼移除了(le)抗延(yan)遲斷(duan)裂理論。工藝技術上(shang)介紹了(le)實(shi)現超(chao)細(xi)品(pin)鋼強韌性的(de)相應工藝，如超(chao)細(xi)鋼的(de)化(hua)學冶(ye)(ye)金(jin)、凝固冶(ye)(ye)金(jin)、電磁冶(ye)(ye)金(jin)、焊接技術等。該項(xiang)目2004年榮獲國(guo)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(xing)能(neng)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組織調控及強(qiang)韌塑化機理研究基礎上，創新發(fa)明(ming)了高強(qiang)塑積第三代汽車鋼和(he)新一(yi)代高強(qiang)高韌塑性低合(he)金鋼，實現了在汽車、管線、橋梁等領域的應用。該項目(mu)研發(fa)成果創新發(fa)展(zhan)了鋼鐵物理冶金理論(lun)(lun)，為未來(lai)高性能鋼鐵材料研發(fa)提供(gong)理論(lun)(lun)指導(dao)。
2018年“基(ji)于M3組(zu)織調控的鋼(gang)鐵材(cai)料(liao)基(ji)礎(chu)理論研(yan)究與高性(xing)能(neng)鋼(gang)技術”獲得國家技術發(fa)明獎二等獎。
二、超超臨(lin)界火電(dian)機組鋼管創新研(yan)制與應用
600℃超(chao)超(chao)臨界(jie)技術(shu)是(shi)(shi)(shi)迄今世界(jie)最先進商用燃煤發電技術(shu)，其(qi)研(yan)發瓶頸是(shi)(shi)(shi)25Cr、18Cr和9Cr高壓鍋(guo)爐(lu)管(guan)。主要技術(shu)難點：1. 我(wo)國不掌握材(cai)料成分(fen)最佳配(pei)比(bi)和生產(chan)過程控(kong)制技術(shu)； 2. 國外25Cr管(guan)高溫持(chi)久(jiu)強度低、韌性差，18Cr管(guan)晶間腐蝕(shi)傾向嚴(yan)重、抗蒸汽(qi)腐蝕(shi)性能差，9Cr管(guan)含δ鐵素(su)體(ti)，持(chi)久(jiu)強度低，這是(shi)(shi)(shi)世界(jie)性題
鋼鐵(tie)研(yan)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)鐵研(yan)究總院自主研(yan)發了(le)(le)低合金耐(nai)熱(re)(re)(re)鋼(gang)G102、馬氏(shi)體耐(nai)熱(re)(re)(re)鋼(gang)G115?、耐(nai)熱(re)(re)(re)合金C-HRA-1?、C-HRA-2?和(he)C-HRA-3?等，成功建立了(le)(le)630～700℃超超臨界燃煤鍋(guo)爐(lu)管耐(nai)熱(re)(re)(re)材(cai)(cai)料(liao)體系，并完成了(le)(le)電站鍋(guo)爐(lu)建設所需上述(shu)新耐(nai)熱(re)(re)(re)材(cai)(cai)料(liao)全部尺寸規格鍋(guo)爐(lu)管的(de)工業(ye)制造。
三、壓(ya)水堆核(he)電站核(he)島主設(she)備用鋼關鍵技術
壓(ya)水堆(dui)(dui)是(shi)核電主體，我國已建56臺(tai)核電機組中(zhong)53臺(tai)為(wei)壓(ya)水堆(dui)(dui)。世界最先進(jin)第三代壓(ya)水堆(dui)(dui)首(shou)堆(dui)(dui)均在我國建設(she)，其高安(an)全(quan)、長壽期、大型一體化(hua)(hua)設(she)計對核島(dao)主設(she)備（包括壓(ya)力容器、蒸發器、主管道(dao)、傳熱(re)管等）材料技(ji)(ji)術提(ti)出前所未有挑(tiao)戰，其成分優化(hua)(hua)和制(zhi)造工藝是(shi)世界性工程科技(ji)(ji)難題(ti)。
經長(chang)期探索和工程(cheng)實踐，鋼(gang)鐵(tie)研究總院(yuan)發現影(ying)響核(he)島大鍛(duan)件(jian)韌(ren)性(xing)和退(tui)火后強韌(ren)性(xing)的本質因素，突(tu)破(po)300～600噸(dun)級鋼(gang)錠超(chao)大鍛(duan)件(jian)韌(ren)性(xing)提升(sheng)和退(tui)火后強韌(ren)性(xing)優化匹(pi)配控(kong)制關(guan)鍵技術，確定了滿足安全、長(chang)壽、大型一(yi)體化核(he)島超(chao)大鍛(duan)件(jian)綜(zong)合性(xing)能要求的極(ji)窄成(cheng)(cheng)分(fen)范圍。研究冶煉一(yi)澆注新方(fang)法，改(gai)善了大鋼(gang)錠偏析(xi)和夾(jia)雜(za)，自主(zhu)研制超(chao)大特厚異形大鍛(duan)件(jian)研究專用裝置，建立制造過程(cheng)熱-力-組織-性(xing)能對應關(guan)系，解決(jue)了鍛(duan)造開裂(lie)、晶粒控(kong)制和性(xing)能均衡提升(sheng)難題，形成(cheng)(cheng)核(he)島主(zhu)設(she)備材料成(cheng)(cheng)套生產技術集成(cheng)(cheng)。
鋼(gang)鐵研究總院成(cheng)功研制壓(ya)力(li)容器和蒸發器全套508-3鋼(gang)大(da)(da)鍛(duan)(duan)件(jian)(jian)、世(shi)界(jie)首批異型(xing)(xing)整鍛(duan)(duan)316LN不銹(xiu)鋼(gang)主管道大(da)(da)鍛(duan)(duan)件(jian)(jian)、世(shi)界(jie)首批堆(dui)(dui)內F6NM鋼(gang)壓(ya)緊彈簧環(huan)鍛(duan)(duan)件(jian)(jian)和690合(he)金U型(xing)(xing)傳(chuan)熱管等，保障了(le)先進三代壓(ya)水堆(dui)(dui)核(he)電(dian)(dian)首堆(dui)(dui)建設(she)，國內市場(chang)占有率從(cong)零躍升到90％以上(shang)，主導(dao)了(le)我(wo)國核(he)島主設(she)備(bei)材料(liao)市場(chang)定(ding)價(jia)(jia)權，使其(qi)采購(gou)價(jia)(jia)降低60％，核(he)電(dian)(dian)工(gong)程(cheng)單位造(zao)價(jia)(jia)降低30％，全面實現了(le)壓(ya)水堆(dui)(dui)核(he)島主設(she)備(bei)材料(liao)技術產業化，推進我(wo)國成(cheng)為世(shi)界(jie)核(he)電(dian)(dian)技術和產業中心。
