以“新一代(dai)鋼(gang)鐵(tie)材料的(de)重大基礎研究(jiu)”“超(chao)超(chao)臨界火電機組鋼(gang)管創新研制(zhi)與應用”和“壓水堆核電站核島主設備用鋼(gang)關鍵技(ji)(ji)術”為代(dai)表的(de)技(ji)(ji)術開發(fa)工作(zuo)，為鋼(gang)鐵(tie)工業技(ji)(ji)術進步及(ji)國(guo)民(min)經(jing)濟發(fa)展作(zuo)出了突(tu)出的(de)貢獻。
一、新(xin)一代鋼鐵材料的(de)重大基礎研究(jiu)
“新一代鋼(gang)鐵(tie)材料的(de)重大基(ji)礎研究”作為國家(jia)首(shou)批“973計劃”項目。翁(weng)宇(yu)慶院(yuan)士帶領團隊通過晶粒(li)細(xi)(xi)化和(he)潔凈化提高(gao)微合金鋼(gang)的(de)強度(du)和(he)韌(ren)性開(kai)展了(le)(le)基(ji)礎研究，研究發(fa)現(xian)了(le)(le)奧氏體(ti)熱變形可以誘(you)導(dao)(dao)（強化）鐵(tie)素體(ti)相變（DIFT），提出(chu)(chu)(chu)了(le)(le)形變誘(you)導(dao)(dao)鐵(tie)素體(ti)相變理論；分析了(le)(le)厚板(ban)坯連鑄連軋工藝中(zhong)出(chu)(chu)(chu)現(xian)納(na)米尺寸析出(chu)(chu)(chu)物(wu)促進超(chao)細(xi)(xi)晶現(xian)象(xiang)，對貝氏體(ti)鋼(gang)提出(chu)(chu)(chu)了(le)(le)形變誘(you)導(dao)(dao)析出(chu)(chu)(chu)和(he)中(zhong)溫轉變控制理論；對高(gao)強度(du)合金結構鋼(gang)移除了(le)(le)抗延遲斷裂理論。工藝技術上介紹了(le)(le)實現(xian)超(chao)細(xi)(xi)品鋼(gang)強韌(ren)性的(de)相應(ying)工藝，如超(chao)細(xi)(xi)鋼(gang)的(de)化學冶(ye)金、凝固(gu)冶(ye)金、電磁冶(ye)金、焊接技術等。該項目2004年榮(rong)獲國家(jia)科(ke)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)該項目M3組(zu)織調控及(ji)強(qiang)韌(ren)塑化機理(li)研(yan)究基(ji)礎(chu)上，創新(xin)發明了(le)(le)高強(qiang)塑積第三代汽車(che)鋼(gang)和(he)新(xin)一代高強(qiang)高韌(ren)塑性低(di)合金(jin)鋼(gang)，實(shi)現了(le)(le)在(zai)汽車(che)、管線、橋梁等領域(yu)的應用。該項目研(yan)發成果創新(xin)發展了(le)(le)鋼(gang)鐵物(wu)理(li)冶金(jin)理(li)論(lun)，為未(wei)來高性能(neng)鋼(gang)鐵材料研(yan)發提供理(li)論(lun)指導。
2018年“基(ji)于M3組織調控的鋼鐵材料基(ji)礎(chu)理(li)論研究與高性能(neng)鋼技(ji)術”獲得國(guo)家技(ji)術發明獎(jiang)二等獎(jiang)。
二、超超臨界(jie)火電機組鋼(gang)管創新研(yan)制與(yu)應用(yong)
600℃超(chao)超(chao)臨界技(ji)術(shu)(shu)是(shi)(shi)迄今世界最先進(jin)商用燃煤發電技(ji)術(shu)(shu)，其研發瓶頸是(shi)(shi)25Cr、18Cr和9Cr高(gao)壓鍋爐管(guan)。主要技(ji)術(shu)(shu)難點：1. 我國不掌(zhang)握材料成分最佳配比和生產過(guo)程控制(zhi)技(ji)術(shu)(shu)； 2. 國外25Cr管(guan)高(gao)溫持久(jiu)強度低、韌性差(cha)，18Cr管(guan)晶間(jian)腐蝕傾向嚴重、抗蒸汽腐蝕性能(neng)差(cha)，9Cr管(guan)含δ鐵素體(ti)，持久(jiu)強度低，這(zhe)是(shi)(shi)世界性題
鋼鐵研(yan)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(zhu)研發了低合(he)金耐熱鋼(gang)G102、馬氏體(ti)耐熱鋼(gang)G115?、耐熱合(he)金C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等，成功建(jian)立了630～700℃超(chao)(chao)超(chao)(chao)臨界燃煤鍋爐(lu)管耐熱材(cai)料(liao)體(ti)系，并完(wan)成了電站鍋爐(lu)建(jian)設(she)所需上述新(xin)耐熱材(cai)料(liao)全部尺寸規格鍋爐(lu)管的工業制造。
三(san)、壓水堆核(he)電站核(he)島主設備用鋼關鍵技(ji)術
壓水堆是核(he)電(dian)主(zhu)體(ti)，我國已建56臺(tai)核(he)電(dian)機組中53臺(tai)為壓水堆。世界最(zui)先進(jin)第三代(dai)壓水堆首(shou)堆均(jun)在我國建設(she)，其高安全(quan)、長(chang)壽期、大型一體(ti)化設(she)計對核(he)島(dao)主(zhu)設(she)備（包(bao)括(kuo)壓力容器、蒸發器、主(zhu)管(guan)道、傳(chuan)熱管(guan)等）材料技(ji)術(shu)提(ti)出前所未有(you)挑戰(zhan)，其成分優(you)化和制造工(gong)藝是世界性工(gong)程(cheng)科(ke)技(ji)難(nan)題(ti)。
經長期探索和工程(cheng)(cheng)實踐，鋼(gang)(gang)鐵研究(jiu)(jiu)總院發現(xian)影響核(he)(he)島(dao)大(da)鍛(duan)件韌性(xing)和退(tui)火后強韌性(xing)的(de)本質因素，突破(po)300～600噸級鋼(gang)(gang)錠(ding)超大(da)鍛(duan)件韌性(xing)提(ti)升和退(tui)火后強韌性(xing)優化匹配控(kong)制關鍵技術，確定了滿足安全、長壽、大(da)型一體(ti)化核(he)(he)島(dao)超大(da)鍛(duan)件綜合(he)性(xing)能要求的(de)極(ji)窄成(cheng)分范圍。研究(jiu)(jiu)冶(ye)煉一澆(jiao)注新(xin)方(fang)法，改(gai)善了大(da)鋼(gang)(gang)錠(ding)偏析和夾雜，自主研制超大(da)特厚異形(xing)大(da)鍛(duan)件研究(jiu)(jiu)專用裝置(zhi)，建立制造過程(cheng)(cheng)熱-力-組織-性(xing)能對應關系，解決了鍛(duan)造開裂、晶粒控(kong)制和性(xing)能均衡提(ti)升難(nan)題，形(xing)成(cheng)核(he)(he)島(dao)主設備材料(liao)成(cheng)套生產技術集成(cheng)。
鋼(gang)鐵研究總院成(cheng)功研制(zhi)壓(ya)(ya)力容器和蒸發(fa)器全套(tao)508-3鋼(gang)大鍛件(jian)、世界(jie)首(shou)(shou)批異型整鍛316LN不銹鋼(gang)主管(guan)道大鍛件(jian)、世界(jie)首(shou)(shou)批堆(dui)內F6NM鋼(gang)壓(ya)(ya)緊彈簧環鍛件(jian)和690合金(jin)U型傳熱管(guan)等，保障了(le)先進三代壓(ya)(ya)水堆(dui)核電(dian)(dian)首(shou)(shou)堆(dui)建設(she)(she)，國(guo)內市(shi)場占(zhan)有率從零(ling)躍升到90％以上，主導了(le)我國(guo)核島主設(she)(she)備材(cai)料市(shi)場定價權，使其(qi)采(cai)購價降低60％，核電(dian)(dian)工(gong)程單位造價降低30％，全面實現了(le)壓(ya)(ya)水堆(dui)核島主設(she)(she)備材(cai)料技術(shu)產(chan)業化，推進我國(guo)成(cheng)為世界(jie)核電(dian)(dian)技術(shu)和產(chan)業中心。
