以“新(xin)(xin)一代(dai)鋼鐵(tie)材料的重大(da)基礎研(yan)究”“超(chao)超(chao)臨(lin)界(jie)火電機組鋼管創新(xin)(xin)研(yan)制與應用”和“壓水堆(dui)核電站(zhan)核島主設備(bei)用鋼關(guan)鍵技術”為(wei)代(dai)表(biao)的技術開發工(gong)作(zuo)，為(wei)鋼鐵(tie)工(gong)業(ye)技術進步及國民經濟發展作(zuo)出了(le)突(tu)出的貢獻。
一、新(xin)一代鋼鐵材料的重大基(ji)礎研(yan)究(jiu)
“新一(yi)代鋼(gang)鐵(tie)材料的(de)重大基礎(chu)研究”作為國(guo)家首(shou)批“973計(ji)劃”項(xiang)目(mu)。翁(weng)宇(yu)慶院士帶領團(tuan)隊(dui)通(tong)過晶粒細(xi)化(hua)和潔凈(jing)化(hua)提(ti)高微合金鋼(gang)的(de)強度和韌性(xing)(xing)開展了(le)(le)(le)基礎(chu)研究，研究發現(xian)(xian)了(le)(le)(le)奧氏(shi)(shi)體熱變(bian)(bian)形(xing)可以誘(you)(you)導（強化(hua)）鐵(tie)素體相變(bian)(bian)（DIFT），提(ti)出(chu)了(le)(le)(le)形(xing)變(bian)(bian)誘(you)(you)導鐵(tie)素體相變(bian)(bian)理(li)論；分(fen)析了(le)(le)(le)厚板坯(pi)連(lian)鑄連(lian)軋工藝(yi)中出(chu)現(xian)(xian)納米尺(chi)寸析出(chu)物促進(jin)超(chao)細(xi)晶現(xian)(xian)象(xiang)，對貝(bei)氏(shi)(shi)體鋼(gang)提(ti)出(chu)了(le)(le)(le)形(xing)變(bian)(bian)誘(you)(you)導析出(chu)和中溫(wen)轉變(bian)(bian)控制理(li)論；對高強度合金結構鋼(gang)移(yi)除了(le)(le)(le)抗延遲(chi)斷(duan)裂理(li)論。工藝(yi)技(ji)術上介紹(shao)了(le)(le)(le)實(shi)現(xian)(xian)超(chao)細(xi)品(pin)鋼(gang)強韌性(xing)(xing)的(de)相應(ying)工藝(yi)，如(ru)超(chao)細(xi)鋼(gang)的(de)化(hua)學冶(ye)金、凝固冶(ye)金、電(dian)磁冶(ye)金、焊接技(ji)術等。該項(xiang)目(mu)2004年(nian)榮獲國(guo)家科技(ji)進(jin)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(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(gai)項(xiang)目(mu)M3組織調控及強(qiang)韌塑化機理(li)(li)研(yan)究基礎上(shang)，創(chuang)新發(fa)明了(le)高強(qiang)塑積第三(san)代汽車鋼和新一代高強(qiang)高韌塑性低合金鋼，實現了(le)在汽車、管(guan)線、橋梁等領域的應用。該(gai)項(xiang)目(mu)研(yan)發(fa)成果創(chuang)新發(fa)展了(le)鋼鐵(tie)物理(li)(li)冶金理(li)(li)論，為未來高性能鋼鐵(tie)材(cai)料研(yan)發(fa)提供(gong)理(li)(li)論指導(dao)。
2018年“基(ji)于(yu)M3組織(zhi)調控的鋼鐵材料基(ji)礎理論研究與高性能鋼技術”獲得國家技術發明獎二等獎。
二、超超臨界火電機組鋼(gang)管創新研制與應用
600℃超(chao)超(chao)臨界(jie)技術(shu)是迄今世(shi)界(jie)最先進商用(yong)燃(ran)煤發電(dian)技術(shu)，其研發瓶(ping)頸(jing)是25Cr、18Cr和9Cr高(gao)壓(ya)鍋爐管(guan)。主(zhu)要技術(shu)難點：1. 我國(guo)不掌握(wo)材料成分最佳配比和生產過程(cheng)控制技術(shu)； 2. 國(guo)外(wai)25Cr管(guan)高(gao)溫持久強(qiang)(qiang)度低、韌(ren)性差(cha)，18Cr管(guan)晶間腐蝕傾向(xiang)嚴重(zhong)、抗蒸汽腐蝕性能差(cha)，9Cr管(guan)含(han)δ鐵(tie)素體，持久強(qiang)(qiang)度低，這是世(shi)界(jie)性題(ti)
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(gang)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(fa)了(le)低合(he)金(jin)耐(nai)熱鋼(gang)G102、馬氏體耐(nai)熱鋼(gang)G115?、耐(nai)熱合(he)金(jin)C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等，成功(gong)建立了(le)630～700℃超(chao)超(chao)臨界燃(ran)煤(mei)鍋(guo)爐(lu)管耐(nai)熱材(cai)料體系，并完成了(le)電站(zhan)鍋(guo)爐(lu)建設所需上述新耐(nai)熱材(cai)料全部尺寸規格鍋(guo)爐(lu)管的工(gong)業(ye)制造(zao)。
三、壓(ya)水堆核電站核島主設(she)備(bei)用鋼(gang)關鍵(jian)技術
壓水(shui)堆是核電(dian)主(zhu)體(ti)，我國(guo)(guo)已建56臺(tai)核電(dian)機組(zu)中53臺(tai)為壓水(shui)堆。世(shi)界最先進第三代(dai)壓水(shui)堆首堆均在(zai)我國(guo)(guo)建設(she)(she)，其高安全、長(chang)壽期、大型一體(ti)化設(she)(she)計對核島主(zhu)設(she)(she)備（包括壓力容(rong)器、蒸(zheng)發器、主(zhu)管道、傳熱管等）材料技(ji)術提(ti)出前所未有(you)挑(tiao)戰，其成分優化和制造工藝是世(shi)界性(xing)工程科技(ji)難題。
經長期探索和(he)(he)(he)工程實(shi)踐，鋼鐵研(yan)究總院(yuan)發現影響核(he)(he)島(dao)大(da)鍛(duan)(duan)(duan)(duan)件韌(ren)性和(he)(he)(he)退火(huo)后強(qiang)韌(ren)性的本質因素(su)，突破(po)300～600噸(dun)級(ji)鋼錠超(chao)(chao)大(da)鍛(duan)(duan)(duan)(duan)件韌(ren)性提升和(he)(he)(he)退火(huo)后強(qiang)韌(ren)性優(you)化匹配控制(zhi)關(guan)鍵技術，確定了滿足(zu)安(an)全、長壽、大(da)型一體化核(he)(he)島(dao)超(chao)(chao)大(da)鍛(duan)(duan)(duan)(duan)件綜(zong)合性能要求的極窄(zhai)成(cheng)分范圍。研(yan)究冶煉(lian)一澆注新方法，改善(shan)了大(da)鋼錠偏析(xi)和(he)(he)(he)夾雜，自主(zhu)研(yan)制(zhi)超(chao)(chao)大(da)特厚異(yi)形大(da)鍛(duan)(duan)(duan)(duan)件研(yan)究專用裝(zhuang)置，建立(li)制(zhi)造過程熱(re)-力-組織-性能對應關(guan)系，解(jie)決(jue)了鍛(duan)(duan)(duan)(duan)造開裂、晶粒控制(zhi)和(he)(he)(he)性能均衡提升難題，形成(cheng)核(he)(he)島(dao)主(zhu)設備(bei)材料成(cheng)套(tao)生產(chan)技術集(ji)成(cheng)。
鋼(gang)鐵研(yan)究總(zong)院(yuan)成(cheng)功(gong)研(yan)制壓(ya)(ya)力容(rong)器和蒸(zheng)發器全套508-3鋼(gang)大(da)鍛(duan)(duan)件、世界首批異型整(zheng)鍛(duan)(duan)316LN不銹鋼(gang)主(zhu)管道(dao)大(da)鍛(duan)(duan)件、世界首批堆內F6NM鋼(gang)壓(ya)(ya)緊彈簧環鍛(duan)(duan)件和690合金U型傳(chuan)熱管等，保障了先進三代壓(ya)(ya)水(shui)堆核(he)(he)電首堆建(jian)設(she)，國內市場占有率從零躍升到90％以上，主(zhu)導了我國核(he)(he)島(dao)(dao)主(zhu)設(she)備材(cai)料(liao)市場定價權(quan)，使其采購價降低(di)60％，核(he)(he)電工(gong)程單位(wei)造(zao)價降低(di)30％，全面(mian)實現(xian)了壓(ya)(ya)水(shui)堆核(he)(he)島(dao)(dao)主(zhu)設(she)備材(cai)料(liao)技術產業化(hua)，推進我國成(cheng)為(wei)世界核(he)(he)電技術和產業中心(xin)。
