以(yi)“新(xin)一代鋼鐵(tie)材(cai)料的(de)(de)重大基礎研(yan)究”“超超臨界火(huo)電(dian)機組鋼管(guan)創新(xin)研(yan)制與(yu)應用”和“壓水(shui)堆核(he)電(dian)站核(he)島主(zhu)設(she)備用鋼關鍵技術(shu)”為(wei)代表的(de)(de)技術(shu)開發工作，為(wei)鋼鐵(tie)工業(ye)技術(shu)進步及國(guo)民經濟發展作出(chu)了突出(chu)的(de)(de)貢獻。
一、新一代鋼(gang)鐵材(cai)料的(de)重大基礎(chu)研究
“新一代鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)鐵材料的重大基礎(chu)(chu)研究”作為國(guo)家(jia)首批“973計劃”項目。翁宇慶院士帶領團隊通過晶粒細(xi)化和潔凈(jing)化提(ti)高微合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的強度和韌性(xing)開展了(le)(le)基礎(chu)(chu)研究，研究發(fa)現了(le)(le)奧(ao)氏(shi)體熱變(bian)形可以誘(you)導(dao)（強化）鐵素體相變(bian)（DIFT），提(ti)出(chu)(chu)了(le)(le)形變(bian)誘(you)導(dao)鐵素體相變(bian)理論(lun)；分析(xi)了(le)(le)厚板(ban)坯連(lian)鑄連(lian)軋(ya)工(gong)藝中出(chu)(chu)現納米尺寸析(xi)出(chu)(chu)物促(cu)進(jin)超細(xi)晶現象(xiang)，對(dui)貝氏(shi)體鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)提(ti)出(chu)(chu)了(le)(le)形變(bian)誘(you)導(dao)析(xi)出(chu)(chu)和中溫轉變(bian)控制理論(lun)；對(dui)高強度合金(jin)(jin)結(jie)構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)移除了(le)(le)抗延(yan)遲(chi)斷裂(lie)理論(lun)。工(gong)藝技(ji)(ji)術(shu)上介紹了(le)(le)實現超細(xi)品(pin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)強韌性(xing)的相應工(gong)藝，如超細(xi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的化學冶金(jin)(jin)、凝固冶金(jin)(jin)、電(dian)磁(ci)冶金(jin)(jin)、焊(han)接技(ji)(ji)術(shu)等(deng)。該(gai)項目2004年榮獲國(guo)家(jia)科技(ji)(ji)進(jin)步獎一等(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(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。
在該(gai)(gai)項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)M3組(zu)織調控及(ji)強(qiang)韌塑化(hua)機(ji)理(li)研究基礎上(shang)，創新發(fa)(fa)明(ming)了高(gao)強(qiang)塑積第三(san)代汽車(che)鋼和(he)新一代高(gao)強(qiang)高(gao)韌塑性(xing)低合金鋼，實(shi)現了在汽車(che)、管線(xian)、橋(qiao)梁等(deng)領域(yu)的應用。該(gai)(gai)項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)研發(fa)(fa)成(cheng)果創新發(fa)(fa)展了鋼鐵物理(li)冶(ye)金理(li)論，為未(wei)來(lai)高(gao)性(xing)能鋼鐵材料研發(fa)(fa)提(ti)供理(li)論指導。
2018年(nian)“基于(yu)M3組織調控(kong)的(de)鋼鐵(tie)材料基礎(chu)理論(lun)研究與(yu)高性能鋼技術(shu)”獲(huo)得國家技術(shu)發(fa)明獎二等獎。
二、超超臨界火(huo)電機組鋼管創新研制(zhi)與應用
600℃超超臨界技(ji)術是迄今世(shi)界最先進商用燃煤發(fa)電技(ji)術，其研(yan)發(fa)瓶(ping)頸(jing)是25Cr、18Cr和9Cr高(gao)壓鍋爐管(guan)。主要(yao)技(ji)術難點(dian)：1. 我(wo)國(guo)(guo)不掌握(wo)材料成分最佳配比和生產過程控制技(ji)術； 2. 國(guo)(guo)外25Cr管(guan)高(gao)溫(wen)持久(jiu)強(qiang)度低(di)、韌(ren)性差(cha)，18Cr管(guan)晶間腐(fu)(fu)蝕傾向(xiang)嚴重(zhong)、抗蒸汽(qi)腐(fu)(fu)蝕性能差(cha)，9Cr管(guan)含δ鐵(tie)素體(ti)，持久(jiu)強(qiang)度低(di)，這是世(shi)界性題
鋼鐵研(yan)究總(zong)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)究總(zong)院自主研(yan)發了(le)低合(he)金耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱(re)鋼G102、馬氏體耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱(re)鋼G115?、耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱(re)合(he)金C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等，成功建立(li)了(le)630～700℃超超臨界燃煤(mei)鍋爐管(guan)耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱(re)材(cai)(cai)料(liao)體系，并(bing)完成了(le)電(dian)站鍋爐建設所需(xu)上(shang)述新(xin)耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱(re)材(cai)(cai)料(liao)全(quan)部尺寸規格鍋爐管(guan)的工(gong)業制造(zao)。
三(san)、壓水堆核電(dian)站核島主設備用(yong)鋼(gang)關鍵(jian)技(ji)術
壓水(shui)堆(dui)是(shi)核(he)電(dian)主(zhu)(zhu)體，我國已(yi)建(jian)56臺核(he)電(dian)機(ji)組(zu)中53臺為壓水(shui)堆(dui)。世界最先進第三代(dai)壓水(shui)堆(dui)首堆(dui)均在(zai)我國建(jian)設，其(qi)高(gao)安全、長壽期、大(da)型(xing)一體化設計對核(he)島(dao)主(zhu)(zhu)設備（包括壓力容器、蒸(zheng)發器、主(zhu)(zhu)管(guan)道、傳(chuan)熱管(guan)等(deng)）材料技術提出前所未(wei)有挑(tiao)戰(zhan)，其(qi)成(cheng)分優化和制造(zao)工藝(yi)是(shi)世界性工程(cheng)科(ke)技難題。
經(jing)長期(qi)探索和(he)(he)工程(cheng)實(shi)踐，鋼(gang)鐵研究(jiu)總院發(fa)現影響核島大(da)(da)鍛件韌(ren)性(xing)和(he)(he)退火后強韌(ren)性(xing)的(de)本質因(yin)素，突(tu)破300～600噸(dun)級(ji)鋼(gang)錠超(chao)大(da)(da)鍛件韌(ren)性(xing)提(ti)升(sheng)和(he)(he)退火后強韌(ren)性(xing)優(you)化(hua)匹配控制(zhi)關鍵(jian)技(ji)術，確定了(le)滿足安全、長壽、大(da)(da)型一體化(hua)核島超(chao)大(da)(da)鍛件綜合性(xing)能要求的(de)極窄成分范圍。研究(jiu)冶煉一澆注新方法(fa)，改善了(le)大(da)(da)鋼(gang)錠偏析和(he)(he)夾雜，自(zi)主(zhu)研制(zhi)超(chao)大(da)(da)特(te)厚異形(xing)大(da)(da)鍛件研究(jiu)專用裝置，建立(li)制(zhi)造(zao)過程(cheng)熱-力-組織-性(xing)能對應(ying)關系，解(jie)決了(le)鍛造(zao)開裂、晶粒控制(zhi)和(he)(he)性(xing)能均(jun)衡(heng)提(ti)升(sheng)難題，形(xing)成核島主(zhu)設備材料(liao)成套生產技(ji)術集成。
鋼(gang)鐵研究總院(yuan)成功研制壓(ya)力容器(qi)和蒸(zheng)發器(qi)全套508-3鋼(gang)大鍛(duan)件(jian)、世界(jie)(jie)首(shou)批異型整鍛(duan)316LN不銹(xiu)鋼(gang)主(zhu)管道大鍛(duan)件(jian)、世界(jie)(jie)首(shou)批堆(dui)內F6NM鋼(gang)壓(ya)緊彈簧環鍛(duan)件(jian)和690合金U型傳熱管等(deng)，保障(zhang)了先進(jin)三代(dai)壓(ya)水堆(dui)核電首(shou)堆(dui)建設(she)，國內市場(chang)占有率從(cong)零(ling)躍升(sheng)到(dao)90％以上，主(zhu)導了我國核島(dao)主(zhu)設(she)備材料市場(chang)定價(jia)(jia)權(quan)，使(shi)其(qi)采購價(jia)(jia)降(jiang)低(di)60％，核電工程(cheng)單位造價(jia)(jia)降(jiang)低(di)30％，全面實現了壓(ya)水堆(dui)核島(dao)主(zhu)設(she)備材料技術產業化，推進(jin)我國成為世界(jie)(jie)核電技術和產業中心(xin)。
