以“新一代鋼(gang)(gang)鐵材料(liao)的重大基礎研究(jiu)”“超超臨界(jie)火電(dian)機組鋼(gang)(gang)管創新研制與應用(yong)”和“壓水堆核電(dian)站核島主設備用(yong)鋼(gang)(gang)關(guan)鍵技(ji)(ji)術(shu)”為(wei)代表的技(ji)(ji)術(shu)開發工(gong)作，為(wei)鋼(gang)(gang)鐵工(gong)業技(ji)(ji)術(shu)進步(bu)及(ji)國民經濟發展作出了(le)突(tu)出的貢獻。
一、新一代鋼鐵材料的重大基(ji)礎研究
“新一代鋼(gang)鐵(tie)(tie)材料的重大基礎研究”作為國家首批“973計劃”項目。翁宇慶院(yuan)士帶(dai)領團隊(dui)通(tong)過(guo)晶粒(li)細(xi)(xi)化和潔凈(jing)化提高微(wei)合金鋼(gang)的強(qiang)度(du)和韌性(xing)開展了(le)(le)基礎研究，研究發現了(le)(le)奧氏體(ti)熱變形可以(yi)誘導(dao)(dao)（強(qiang)化）鐵(tie)(tie)素體(ti)相變（DIFT），提出(chu)了(le)(le)形變誘導(dao)(dao)鐵(tie)(tie)素體(ti)相變理(li)論；分(fen)析(xi)了(le)(le)厚板坯連鑄連軋工(gong)藝中(zhong)出(chu)現納米尺寸析(xi)出(chu)物促進(jin)超(chao)細(xi)(xi)晶現象(xiang)，對貝氏體(ti)鋼(gang)提出(chu)了(le)(le)形變誘導(dao)(dao)析(xi)出(chu)和中(zhong)溫轉變控制理(li)論；對高強(qiang)度(du)合金結構(gou)鋼(gang)移除了(le)(le)抗(kang)延遲斷裂理(li)論。工(gong)藝技術上介紹了(le)(le)實現超(chao)細(xi)(xi)品鋼(gang)強(qiang)韌性(xing)的相應工(gong)藝，如超(chao)細(xi)(xi)鋼(gang)的化學冶(ye)金、凝固冶(ye)金、電磁冶(ye)金、焊接技術等。該項目2004年榮獲(huo)國家科技進(jin)步獎一等獎。
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(gao)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(zai)該項(xiang)目M3組織調控及(ji)強(qiang)韌(ren)塑(su)化機(ji)理研究基礎上，創(chuang)新(xin)發明(ming)了(le)高(gao)強(qiang)塑(su)積第三代汽車鋼和新(xin)一代高(gao)強(qiang)高(gao)韌(ren)塑(su)性低合(he)金(jin)鋼，實現(xian)了(le)在(zai)汽車、管線(xian)、橋梁等領域(yu)的應(ying)用。該項(xiang)目研發成果(guo)創(chuang)新(xin)發展(zhan)了(le)鋼鐵物(wu)理冶金(jin)理論，為未來(lai)高(gao)性能鋼鐵材料(liao)研發提(ti)供理論指導。
2018年“基于M3組織(zhi)調(diao)控的鋼鐵材料(liao)基礎(chu)理論(lun)研究與高性能鋼技(ji)術(shu)”獲得國家技(ji)術(shu)發明獎(jiang)二等獎(jiang)。
二、超(chao)(chao)超(chao)(chao)臨(lin)界火電機(ji)組鋼管創新(xin)研制與應用
600℃超(chao)超(chao)臨界(jie)(jie)技(ji)(ji)術(shu)是(shi)(shi)迄(qi)今世界(jie)(jie)最先進商用(yong)燃(ran)煤發電技(ji)(ji)術(shu)，其(qi)研發瓶頸是(shi)(shi)25Cr、18Cr和9Cr高壓鍋爐管(guan)(guan)。主要技(ji)(ji)術(shu)難點：1. 我國不掌握(wo)材(cai)料成分最佳配比和生(sheng)產過(guo)程控制技(ji)(ji)術(shu)； 2. 國外25Cr管(guan)(guan)高溫持(chi)久強度低(di)、韌性(xing)(xing)差，18Cr管(guan)(guan)晶間腐蝕傾向嚴重、抗蒸汽腐蝕性(xing)(xing)能差，9Cr管(guan)(guan)含(han)δ鐵素(su)體(ti)，持(chi)久強度低(di)，這是(shi)(shi)世界(jie)(jie)性(xing)(xing)題
鋼鐵研究總院(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(re)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(tie)研究總院自主研發了低合金耐熱(re)(re)鋼(gang)G102、馬氏體(ti)耐熱(re)(re)鋼(gang)G115?、耐熱(re)(re)合金C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等，成(cheng)功建立了630～700℃超(chao)超(chao)臨界燃(ran)煤鍋爐(lu)管(guan)耐熱(re)(re)材(cai)料(liao)體(ti)系(xi)，并完成(cheng)了電站(zhan)鍋爐(lu)建設所需上述(shu)新耐熱(re)(re)材(cai)料(liao)全部尺寸規(gui)格鍋爐(lu)管(guan)的工(gong)業制造(zao)。
三、壓水(shui)堆核電站核島(dao)主設備用鋼關鍵技術
壓(ya)水堆是核(he)(he)電(dian)主(zhu)(zhu)體(ti)，我國已建(jian)56臺核(he)(he)電(dian)機組(zu)中53臺為壓(ya)水堆。世界(jie)最先進第三代壓(ya)水堆首堆均在我國建(jian)設(she)，其(qi)高安全、長壽(shou)期、大型一體(ti)化設(she)計對核(he)(he)島主(zhu)(zhu)設(she)備（包(bao)括壓(ya)力容器(qi)、蒸發器(qi)、主(zhu)(zhu)管(guan)道、傳熱管(guan)等）材(cai)料技術提出前所(suo)未有挑(tiao)戰，其(qi)成分(fen)優化和(he)制造工(gong)藝是世界(jie)性工(gong)程(cheng)科技難題。
經長(chang)期探(tan)索和(he)(he)工(gong)程實(shi)踐，鋼鐵(tie)研(yan)(yan)究(jiu)總院發(fa)現影(ying)響核(he)島(dao)(dao)大鍛(duan)件(jian)韌(ren)性和(he)(he)退火(huo)后強韌(ren)性的本(ben)質因素，突破(po)300～600噸級鋼錠超(chao)大鍛(duan)件(jian)韌(ren)性提(ti)升(sheng)和(he)(he)退火(huo)后強韌(ren)性優(you)化(hua)匹配控制關(guan)鍵技(ji)術(shu)，確定了(le)滿(man)足安全、長(chang)壽、大型一體(ti)化(hua)核(he)島(dao)(dao)超(chao)大鍛(duan)件(jian)綜合性能要求(qiu)的極窄成(cheng)分范圍。研(yan)(yan)究(jiu)冶煉一澆注新方法，改善(shan)了(le)大鋼錠偏析和(he)(he)夾雜，自主研(yan)(yan)制超(chao)大特厚異(yi)形大鍛(duan)件(jian)研(yan)(yan)究(jiu)專用(yong)裝置(zhi)，建立制造(zao)過(guo)程熱-力-組織-性能對應(ying)關(guan)系，解(jie)決了(le)鍛(duan)造(zao)開(kai)裂、晶粒控制和(he)(he)性能均衡提(ti)升(sheng)難題，形成(cheng)核(he)島(dao)(dao)主設備材料成(cheng)套(tao)生產(chan)技(ji)術(shu)集成(cheng)。
鋼(gang)(gang)鐵研究(jiu)總院成(cheng)功研制壓力容器(qi)和蒸發(fa)器(qi)全(quan)套508-3鋼(gang)(gang)大(da)鍛件、世(shi)界(jie)首批異型(xing)整鍛316LN不(bu)銹鋼(gang)(gang)主管道大(da)鍛件、世(shi)界(jie)首批堆(dui)內F6NM鋼(gang)(gang)壓緊(jin)彈(dan)簧(huang)環鍛件和690合(he)金U型(xing)傳熱(re)管等，保障了(le)先進(jin)三代壓水(shui)堆(dui)核電(dian)(dian)(dian)首堆(dui)建設，國內市場占(zhan)有率從零躍升到90％以上，主導了(le)我國核島主設備材料市場定(ding)價權(quan)，使(shi)其采(cai)購價降低(di)60％，核電(dian)(dian)(dian)工程單位造(zao)價降低(di)30％，全(quan)面實現了(le)壓水(shui)堆(dui)核島主設備材料技術產業(ye)化，推進(jin)我國成(cheng)為世(shi)界(jie)核電(dian)(dian)(dian)技術和產業(ye)中心(xin)。
