以“新一代鋼鐵(tie)材料的重大基礎研究”“超(chao)超(chao)臨界火電機組鋼管創(chuang)新研制與應用”和(he)“壓水堆(dui)核電站核島主(zhu)設(she)備用鋼關鍵技(ji)術(shu)”為代表的技(ji)術(shu)開發工(gong)作，為鋼鐵(tie)工(gong)業技(ji)術(shu)進步及國民經(jing)濟發展作出(chu)了突出(chu)的貢獻。
一(yi)、新一(yi)代鋼鐵(tie)材料(liao)的重大基(ji)礎(chu)研(yan)究
“新一代(dai)鋼鐵材料的(de)(de)重大基礎(chu)研究”作為國家首批“973計劃”項目(mu)。翁宇慶院士帶領團隊通過晶(jing)粒(li)細(xi)化和潔凈化提(ti)高微(wei)合(he)金(jin)(jin)鋼的(de)(de)強度和韌性(xing)(xing)開展了(le)(le)基礎(chu)研究，研究發現了(le)(le)奧氏體(ti)熱變(bian)形(xing)(xing)可(ke)以誘(you)導（強化）鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)變(bian)（DIFT），提(ti)出了(le)(le)形(xing)(xing)變(bian)誘(you)導鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)變(bian)理(li)論(lun)；分析(xi)了(le)(le)厚板坯(pi)連鑄連軋工(gong)藝(yi)中出現納米(mi)尺寸析(xi)出物促進超(chao)細(xi)晶(jing)現象，對貝(bei)氏體(ti)鋼提(ti)出了(le)(le)形(xing)(xing)變(bian)誘(you)導析(xi)出和中溫轉變(bian)控制理(li)論(lun)；對高強度合(he)金(jin)(jin)結(jie)構鋼移除了(le)(le)抗(kang)延遲(chi)斷裂理(li)論(lun)。工(gong)藝(yi)技術(shu)上介(jie)紹了(le)(le)實現超(chao)細(xi)品鋼強韌性(xing)(xing)的(de)(de)相(xiang)(xiang)應工(gong)藝(yi)，如超(chao)細(xi)鋼的(de)(de)化學冶金(jin)(jin)、凝固冶金(jin)(jin)、電磁冶金(jin)(jin)、焊接技術(shu)等(deng)。該(gai)項目(mu)2004年榮獲國家科技進步(bu)獎(jiang)一等(deng)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)(mu)M3組織(zhi)調控及強(qiang)韌塑化機理研(yan)究基礎上，創新發(fa)明了(le)高(gao)強(qiang)塑積第三(san)代(dai)汽(qi)車鋼和新一代(dai)高(gao)強(qiang)高(gao)韌塑性(xing)低合(he)金(jin)鋼，實現了(le)在汽(qi)車、管線(xian)、橋梁(liang)等領域的應用。該項目(mu)(mu)研(yan)發(fa)成果(guo)創新發(fa)展了(le)鋼鐵物理冶金(jin)理論，為未來(lai)高(gao)性(xing)能鋼鐵材料研(yan)發(fa)提供理論指(zhi)導。
2018年“基于(yu)M3組織調控的鋼(gang)(gang)鐵材料(liao)基礎理論研究與高性能(neng)鋼(gang)(gang)技術”獲得國(guo)家技術發明獎二等獎。
二、超超臨界火電機組鋼(gang)管創新研制(zhi)與應用(yong)
600℃超超臨界(jie)技(ji)(ji)術(shu)是(shi)迄今世界(jie)最先進(jin)商用燃煤發(fa)(fa)電技(ji)(ji)術(shu)，其研發(fa)(fa)瓶頸是(shi)25Cr、18Cr和9Cr高壓(ya)鍋(guo)爐管。主要(yao)技(ji)(ji)術(shu)難點(dian)：1. 我國(guo)不掌握材料成分最佳配比和生(sheng)產過程(cheng)控制技(ji)(ji)術(shu)； 2. 國(guo)外25Cr管高溫(wen)持久強(qiang)度(du)低(di)、韌性(xing)(xing)(xing)差(cha)(cha)，18Cr管晶間腐蝕傾向嚴重(zhong)、抗蒸汽腐蝕性(xing)(xing)(xing)能差(cha)(cha)，9Cr管含δ鐵素體，持久強(qiang)度(du)低(di)，這(zhe)是(shi)世界(jie)性(xing)(xing)(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)總院自主研發了(le)低合金耐熱鋼(gang)(gang)G102、馬氏體(ti)耐熱鋼(gang)(gang)G115?、耐熱合金C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等(deng)，成功建(jian)立(li)了(le)630～700℃超超臨界(jie)燃煤(mei)鍋爐管耐熱材(cai)料(liao)(liao)體(ti)系，并完成了(le)電站鍋爐建(jian)設(she)所(suo)需上述新(xin)耐熱材(cai)料(liao)(liao)全部尺寸規格鍋爐管的工業制造。
三、壓(ya)水堆核電站核島(dao)主設(she)備用鋼關鍵技(ji)術(shu)
壓水(shui)堆是(shi)核(he)電主體(ti)，我(wo)(wo)國(guo)(guo)已(yi)建56臺核(he)電機(ji)組中53臺為(wei)壓水(shui)堆。世界最先進第三代壓水(shui)堆首(shou)堆均(jun)在我(wo)(wo)國(guo)(guo)建設，其(qi)高安全、長壽期、大型一體(ti)化設計對核(he)島主設備（包括壓力容器(qi)、蒸發器(qi)、主管道、傳熱(re)管等）材(cai)料(liao)技(ji)(ji)術提出前所未有挑戰，其(qi)成(cheng)分(fen)優化和制造(zao)工(gong)(gong)藝是(shi)世界性(xing)工(gong)(gong)程科(ke)技(ji)(ji)難題。
經(jing)長期探索和(he)工程(cheng)實踐，鋼鐵研(yan)(yan)究總院發現影響核(he)島大(da)(da)鍛件(jian)(jian)韌(ren)性(xing)和(he)退火(huo)后強(qiang)韌(ren)性(xing)的(de)本質因素(su)，突破300～600噸級鋼錠超大(da)(da)鍛件(jian)(jian)韌(ren)性(xing)提升和(he)退火(huo)后強(qiang)韌(ren)性(xing)優化匹配控(kong)制關(guan)鍵技(ji)術，確定了(le)滿足安全(quan)、長壽、大(da)(da)型一(yi)體(ti)化核(he)島超大(da)(da)鍛件(jian)(jian)綜合(he)性(xing)能要求的(de)極窄成分范圍。研(yan)(yan)究冶(ye)煉一(yi)澆(jiao)注新方(fang)法，改(gai)善了(le)大(da)(da)鋼錠偏析和(he)夾雜(za)，自主(zhu)研(yan)(yan)制超大(da)(da)特(te)厚異形大(da)(da)鍛件(jian)(jian)研(yan)(yan)究專(zhuan)用裝置，建立制造過程(cheng)熱-力-組織-性(xing)能對應關(guan)系，解決了(le)鍛造開裂(lie)、晶粒(li)控(kong)制和(he)性(xing)能均(jun)衡提升難(nan)題，形成核(he)島主(zhu)設備材(cai)料成套(tao)生產技(ji)術集成。
鋼鐵研(yan)究(jiu)總院(yuan)成功研(yan)制壓(ya)(ya)力(li)容器和(he)蒸(zheng)發器全(quan)套508-3鋼大鍛(duan)(duan)件、世(shi)(shi)界(jie)首(shou)批(pi)異型(xing)(xing)整鍛(duan)(duan)316LN不銹鋼主管(guan)道大鍛(duan)(duan)件、世(shi)(shi)界(jie)首(shou)批(pi)堆(dui)內(nei)F6NM鋼壓(ya)(ya)緊彈簧(huang)環鍛(duan)(duan)件和(he)690合金U型(xing)(xing)傳熱管(guan)等，保障(zhang)了(le)先進三代壓(ya)(ya)水堆(dui)核(he)電首(shou)堆(dui)建設(she)，國(guo)內(nei)市場占(zhan)有率從零躍升到90％以上，主導了(le)我(wo)國(guo)核(he)島主設(she)備(bei)材料(liao)(liao)市場定(ding)價權，使(shi)其(qi)采購價降低(di)60％，核(he)電工程單位造(zao)價降低(di)30％，全(quan)面實現了(le)壓(ya)(ya)水堆(dui)核(he)島主設(she)備(bei)材料(liao)(liao)技(ji)術產業化(hua)，推進我(wo)國(guo)成為世(shi)(shi)界(jie)核(he)電技(ji)術和(he)產業中心(xin)。
