以“新一代鋼(gang)鐵材料的重大基礎(chu)研(yan)(yan)究”“超(chao)超(chao)臨界(jie)火電機組鋼(gang)管(guan)創新研(yan)(yan)制(zhi)與(yu)應用”和(he)“壓水(shui)堆核電站(zhan)核島主設備(bei)用鋼(gang)關鍵技術(shu)”為(wei)代表的技術(shu)開發(fa)工作，為(wei)鋼(gang)鐵工業(ye)技術(shu)進(jin)步(bu)及國民經濟發(fa)展(zhan)作出了突出的貢獻。
一、新一代鋼鐵材料的重大基礎研究(jiu)
“新一代鋼鐵材料的(de)重大基礎研究(jiu)”作為國(guo)家首(shou)批“973計劃”項目。翁(weng)宇慶院(yuan)士帶(dai)領團隊通過晶粒細(xi)化(hua)(hua)和潔凈化(hua)(hua)提高微合金(jin)(jin)鋼的(de)強(qiang)度和韌(ren)(ren)性開展了(le)(le)(le)基礎研究(jiu)，研究(jiu)發(fa)現(xian)了(le)(le)(le)奧氏體(ti)熱(re)變形可以誘導(dao)（強(qiang)化(hua)(hua)）鐵素體(ti)相(xiang)變（DIFT），提出(chu)(chu)了(le)(le)(le)形變誘導(dao)鐵素體(ti)相(xiang)變理(li)論(lun)(lun)；分析(xi)了(le)(le)(le)厚板坯連鑄連軋工(gong)(gong)藝(yi)中出(chu)(chu)現(xian)納米尺寸析(xi)出(chu)(chu)物促(cu)進超細(xi)晶現(xian)象，對貝氏體(ti)鋼提出(chu)(chu)了(le)(le)(le)形變誘導(dao)析(xi)出(chu)(chu)和中溫(wen)轉變控(kong)制理(li)論(lun)(lun)；對高強(qiang)度合金(jin)(jin)結構鋼移除了(le)(le)(le)抗延遲斷(duan)裂理(li)論(lun)(lun)。工(gong)(gong)藝(yi)技術上介紹了(le)(le)(le)實現(xian)超細(xi)品鋼強(qiang)韌(ren)(ren)性的(de)相(xiang)應工(gong)(gong)藝(yi)，如超細(xi)鋼的(de)化(hua)(hua)學冶金(jin)(jin)、凝(ning)固(gu)冶金(jin)(jin)、電磁冶金(jin)(jin)、焊(han)接技術等。該項目2004年榮(rong)獲國(guo)家科技進步獎(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“高性能(neng)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。
在該項目M3組織調控及強(qiang)(qiang)韌(ren)塑(su)化機理(li)研(yan)究基礎上，創新(xin)發(fa)明了高(gao)強(qiang)(qiang)塑(su)積第三代(dai)汽車鋼(gang)和(he)新(xin)一代(dai)高(gao)強(qiang)(qiang)高(gao)韌(ren)塑(su)性(xing)低合金鋼(gang)，實現了在汽車、管線、橋(qiao)梁等領域的應用。該項目研(yan)發(fa)成(cheng)果創新(xin)發(fa)展了鋼(gang)鐵物理(li)冶金理(li)論(lun)，為未來高(gao)性(xing)能鋼(gang)鐵材(cai)料(liao)研(yan)發(fa)提供(gong)理(li)論(lun)指導。
2018年“基于M3組(zu)織(zhi)調控(kong)的(de)鋼鐵材料基礎(chu)理論(lun)研究(jiu)與(yu)高性能鋼技(ji)術”獲得國(guo)家技(ji)術發明獎(jiang)二等獎(jiang)。
二、超超臨界火電機組鋼管創新研(yan)制與應用
600℃超超臨界(jie)技(ji)術(shu)是(shi)迄(qi)今世(shi)界(jie)最先進商用燃煤發(fa)電技(ji)術(shu)，其(qi)研發(fa)瓶頸是(shi)25Cr、18Cr和(he)9Cr高(gao)(gao)壓(ya)鍋爐(lu)管(guan)。主要技(ji)術(shu)難點：1. 我國不掌握材(cai)料成分(fen)最佳配比和(he)生(sheng)產過程控制技(ji)術(shu)； 2. 國外25Cr管(guan)高(gao)(gao)溫(wen)持久(jiu)強度低(di)、韌性(xing)(xing)差，18Cr管(guan)晶間腐蝕傾(qing)向嚴重、抗蒸汽(qi)腐蝕性(xing)(xing)能差，9Cr管(guan)含δ鐵素(su)體，持久(jiu)強度低(di)，這是(shi)世(shi)界(jie)性(xing)(xing)題
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(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(jiu)總院自(zi)主研發(fa)了(le)低合金耐(nai)(nai)熱(re)(re)鋼(gang)G102、馬氏(shi)體耐(nai)(nai)熱(re)(re)鋼(gang)G115?、耐(nai)(nai)熱(re)(re)合金C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等，成功建(jian)立了(le)630～700℃超超臨界燃(ran)煤鍋爐(lu)管(guan)耐(nai)(nai)熱(re)(re)材料(liao)體系，并完成了(le)電站(zhan)鍋爐(lu)建(jian)設(she)所需上述新耐(nai)(nai)熱(re)(re)材料(liao)全部尺(chi)寸規格鍋爐(lu)管(guan)的(de)工業制造。
三、壓(ya)水堆核(he)電站核(he)島(dao)主設備用(yong)鋼關鍵技術
壓(ya)水(shui)(shui)堆(dui)(dui)是(shi)核電主(zhu)體(ti)，我國已建56臺核電機組中53臺為(wei)壓(ya)水(shui)(shui)堆(dui)(dui)。世界最先進第三(san)代壓(ya)水(shui)(shui)堆(dui)(dui)首堆(dui)(dui)均在我國建設，其(qi)高安(an)全、長壽期(qi)、大型(xing)一體(ti)化設計對核島主(zhu)設備（包括壓(ya)力容(rong)器、蒸(zheng)發器、主(zhu)管道、傳熱(re)管等）材料技術提出前所未有挑戰，其(qi)成分優(you)化和制造工(gong)藝是(shi)世界性工(gong)程(cheng)科技難(nan)題。
經(jing)長(chang)期(qi)探索和(he)工程(cheng)實(shi)踐，鋼鐵研究總院(yuan)發現(xian)影響核(he)島(dao)大鍛(duan)(duan)件韌性(xing)(xing)和(he)退火后(hou)強韌性(xing)(xing)的本(ben)質因素，突(tu)破300～600噸(dun)級鋼錠超(chao)大鍛(duan)(duan)件韌性(xing)(xing)提(ti)升(sheng)和(he)退火后(hou)強韌性(xing)(xing)優化匹(pi)配控制(zhi)關鍵技(ji)術，確(que)定了滿足安(an)全(quan)、長(chang)壽、大型一(yi)體化核(he)島(dao)超(chao)大鍛(duan)(duan)件綜(zong)合性(xing)(xing)能(neng)(neng)要求的極窄成(cheng)分(fen)范(fan)圍。研究冶煉一(yi)澆(jiao)注新方法，改(gai)善了大鋼錠偏析和(he)夾雜，自主研制(zhi)超(chao)大特厚(hou)異形大鍛(duan)(duan)件研究專用裝(zhuang)置，建立制(zhi)造過程(cheng)熱(re)-力-組織-性(xing)(xing)能(neng)(neng)對應(ying)關系，解決了鍛(duan)(duan)造開裂、晶粒控制(zhi)和(he)性(xing)(xing)能(neng)(neng)均衡提(ti)升(sheng)難題，形成(cheng)核(he)島(dao)主設備材料成(cheng)套(tao)生(sheng)產技(ji)術集(ji)成(cheng)。
鋼(gang)(gang)鐵研(yan)究(jiu)總院成(cheng)功研(yan)制壓(ya)力容器和蒸發器全套508-3鋼(gang)(gang)大鍛件、世界(jie)首(shou)批異(yi)型整鍛316LN不銹鋼(gang)(gang)主(zhu)管道大鍛件、世界(jie)首(shou)批堆(dui)內F6NM鋼(gang)(gang)壓(ya)緊彈簧環鍛件和690合(he)金(jin)U型傳熱(re)管等，保障了先進(jin)三代(dai)壓(ya)水(shui)堆(dui)核電(dian)首(shou)堆(dui)建設(she)，國內市(shi)場占有率從零躍升到90％以上(shang)，主(zhu)導了我(wo)國核島(dao)主(zhu)設(she)備材料(liao)市(shi)場定價(jia)(jia)權，使其采購(gou)價(jia)(jia)降(jiang)低(di)60％，核電(dian)工程單位造價(jia)(jia)降(jiang)低(di)30％，全面(mian)實現了壓(ya)水(shui)堆(dui)核島(dao)主(zhu)設(she)備材料(liao)技(ji)術(shu)產業化，推(tui)進(jin)我(wo)國成(cheng)為世界(jie)核電(dian)技(ji)術(shu)和產業中心。
