以“新(xin)一代(dai)鋼(gang)(gang)(gang)鐵材料的(de)(de)重大基(ji)礎(chu)研究”“超超臨界火電機組鋼(gang)(gang)(gang)管創新(xin)研制與應用”和(he)“壓水堆核電站核島主(zhu)設備用鋼(gang)(gang)(gang)關鍵技(ji)術(shu)”為代(dai)表的(de)(de)技(ji)術(shu)開發工作，為鋼(gang)(gang)(gang)鐵工業技(ji)術(shu)進步及國民經(jing)濟發展(zhan)作出(chu)了突出(chu)的(de)(de)貢獻。
一(yi)、新(xin)一(yi)代鋼鐵材料的重(zhong)大基礎研究
“新(xin)一(yi)代(dai)鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)材(cai)料的重大基礎(chu)研究(jiu)”作為國(guo)家首批“973計劃(hua)”項目。翁宇慶院士帶領團隊通過晶(jing)粒細化(hua)和(he)潔(jie)凈化(hua)提(ti)高(gao)微合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)的強(qiang)度和(he)韌性開展(zhan)了基礎(chu)研究(jiu)，研究(jiu)發現(xian)了奧氏體熱變(bian)(bian)(bian)形可以誘(you)導（強(qiang)化(hua)）鐵(tie)素(su)體相變(bian)(bian)(bian)（DIFT），提(ti)出了形變(bian)(bian)(bian)誘(you)導鐵(tie)素(su)體相變(bian)(bian)(bian)理(li)(li)論；分析(xi)了厚板坯連鑄(zhu)連軋工藝(yi)(yi)中出現(xian)納米尺(chi)寸(cun)析(xi)出物促進超(chao)細晶(jing)現(xian)象(xiang)，對(dui)貝氏體鋼(gang)(gang)(gang)提(ti)出了形變(bian)(bian)(bian)誘(you)導析(xi)出和(he)中溫轉變(bian)(bian)(bian)控制理(li)(li)論；對(dui)高(gao)強(qiang)度合金(jin)(jin)結(jie)構鋼(gang)(gang)(gang)移除(chu)了抗延遲(chi)斷裂理(li)(li)論。工藝(yi)(yi)技(ji)術上介(jie)紹了實現(xian)超(chao)細品鋼(gang)(gang)(gang)強(qiang)韌性的相應工藝(yi)(yi)，如(ru)超(chao)細鋼(gang)(gang)(gang)的化(hua)學冶(ye)金(jin)(jin)、凝固(gu)冶(ye)金(jin)(jin)、電磁冶(ye)金(jin)(jin)、焊(han)接技(ji)術等(deng)(deng)。該項目2004年榮獲國(guo)家科(ke)技(ji)進步(bu)獎一(yi)等(deng)(deng)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“高性能鋼(gang)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)控及強(qiang)韌(ren)塑(su)化機(ji)理(li)研(yan)究基礎上，創新(xin)發(fa)明了高強(qiang)塑(su)積第(di)三(san)代(dai)汽車鋼(gang)(gang)和新(xin)一代(dai)高強(qiang)高韌(ren)塑(su)性(xing)(xing)低合金鋼(gang)(gang)，實現了在汽車、管線、橋梁等領(ling)域的應用。該項目(mu)研(yan)發(fa)成(cheng)果創新(xin)發(fa)展了鋼(gang)(gang)鐵(tie)物理(li)冶金理(li)論，為未來高性(xing)(xing)能鋼(gang)(gang)鐵(tie)材料研(yan)發(fa)提供(gong)理(li)論指導。
2018年“基于M3組(zu)織調控的鋼(gang)(gang)鐵材料基礎理論研究與高性能鋼(gang)(gang)技術(shu)”獲得國家技術(shu)發明獎(jiang)二等獎(jiang)。
二、超超臨界火(huo)電(dian)機組鋼管創(chuang)新研制(zhi)與應用
600℃超超臨(lin)界技(ji)術(shu)是(shi)迄今(jin)世界最先進商用燃煤發電(dian)技(ji)術(shu)，其(qi)研(yan)發瓶頸(jing)是(shi)25Cr、18Cr和(he)9Cr高(gao)壓鍋(guo)爐(lu)管(guan)(guan)。主要技(ji)術(shu)難點：1. 我國(guo)(guo)不(bu)掌握材料成分(fen)最佳(jia)配比和(he)生產(chan)過程(cheng)控制技(ji)術(shu)； 2. 國(guo)(guo)外25Cr管(guan)(guan)高(gao)溫持(chi)(chi)久強(qiang)度(du)低、韌性(xing)(xing)差，18Cr管(guan)(guan)晶間腐(fu)蝕傾(qing)向嚴重、抗蒸汽腐(fu)蝕性(xing)(xing)能(neng)差，9Cr管(guan)(guan)含δ鐵素體，持(chi)(chi)久強(qiang)度(du)低，這是(shi)世界性(xing)(xing)題
鋼(gang)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。
鋼鐵研(yan)究(jiu)總院(yuan)自(zi)主研(yan)發了低合金耐熱鋼G102、馬(ma)氏(shi)體耐熱鋼G115?、耐熱合金C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等，成(cheng)(cheng)功建(jian)立了630～700℃超超臨界燃(ran)煤鍋爐(lu)管(guan)耐熱材料體系，并完成(cheng)(cheng)了電站鍋爐(lu)建(jian)設所需上(shang)述新耐熱材料全部(bu)尺(chi)寸規格(ge)鍋爐(lu)管(guan)的工業制造。
三、壓水堆核電站核島(dao)主(zhu)設備用鋼關(guan)鍵(jian)技(ji)術
壓水(shui)堆是(shi)核電(dian)主(zhu)體(ti)，我國(guo)已建56臺(tai)核電(dian)機組中53臺(tai)為壓水(shui)堆。世(shi)界(jie)最(zui)先(xian)進第三代壓水(shui)堆首堆均(jun)在我國(guo)建設，其高(gao)安(an)全、長(chang)壽期、大型一體(ti)化設計對核島主(zhu)設備（包(bao)括壓力容器(qi)、蒸發器(qi)、主(zhu)管(guan)道、傳熱管(guan)等(deng)）材料技術提出前所未有挑(tiao)戰，其成分優化和制造工藝是(shi)世(shi)界(jie)性工程科技難題(ti)。
經長期探索和(he)工(gong)程實踐(jian)，鋼(gang)鐵研(yan)究總院發現影響核島大(da)(da)鍛(duan)(duan)件韌性(xing)(xing)和(he)退(tui)火后強(qiang)韌性(xing)(xing)的本質因素，突破300～600噸級鋼(gang)錠(ding)超大(da)(da)鍛(duan)(duan)件韌性(xing)(xing)提升和(he)退(tui)火后強(qiang)韌性(xing)(xing)優化(hua)匹配控制(zhi)關(guan)鍵技術(shu)，確定(ding)了滿足安全、長壽、大(da)(da)型一體(ti)化(hua)核島超大(da)(da)鍛(duan)(duan)件綜合性(xing)(xing)能要(yao)求的極窄成分范圍(wei)。研(yan)究冶(ye)煉一澆注新方法，改善(shan)了大(da)(da)鋼(gang)錠(ding)偏析和(he)夾雜，自(zi)主(zhu)研(yan)制(zhi)超大(da)(da)特厚(hou)異形(xing)(xing)大(da)(da)鍛(duan)(duan)件研(yan)究專用(yong)裝置，建立制(zhi)造過程熱-力(li)-組織-性(xing)(xing)能對應關(guan)系，解決了鍛(duan)(duan)造開(kai)裂、晶粒控制(zhi)和(he)性(xing)(xing)能均衡提升難題(ti)，形(xing)(xing)成核島主(zhu)設備材料成套生產(chan)技術(shu)集成。
鋼(gang)鐵(tie)研究(jiu)總院成功研制壓力容器和蒸發(fa)器全套(tao)508-3鋼(gang)大(da)鍛(duan)件、世(shi)界(jie)(jie)首(shou)批(pi)(pi)異型(xing)整鍛(duan)316LN不銹鋼(gang)主管道大(da)鍛(duan)件、世(shi)界(jie)(jie)首(shou)批(pi)(pi)堆內F6NM鋼(gang)壓緊彈簧環鍛(duan)件和690合金(jin)U型(xing)傳熱(re)管等，保(bao)障(zhang)了先(xian)進三代(dai)壓水(shui)堆核(he)電首(shou)堆建設，國內市(shi)場占有率(lv)從零(ling)躍升到90％以上，主導了我國核(he)島(dao)主設備材料(liao)市(shi)場定價權，使其采購價降(jiang)(jiang)低60％，核(he)電工程單(dan)位造價降(jiang)(jiang)低30％，全面實(shi)現了壓水(shui)堆核(he)島(dao)主設備材料(liao)技術(shu)產業化，推(tui)進我國成為世(shi)界(jie)(jie)核(he)電技術(shu)和產業中心。
