以(yi)“新(xin)一代(dai)鋼鐵材料的重大基礎(chu)研(yan)究”“超(chao)超(chao)臨界(jie)火電(dian)(dian)機組鋼管創新(xin)研(yan)制與應用(yong)”和“壓水堆(dui)核電(dian)(dian)站核島主設備用(yong)鋼關鍵技(ji)術(shu)(shu)”為(wei)代(dai)表(biao)的技(ji)術(shu)(shu)開(kai)發工(gong)作，為(wei)鋼鐵工(gong)業技(ji)術(shu)(shu)進步及國民經濟發展作出了突出的貢(gong)獻。
一(yi)、新一(yi)代鋼鐵材料的重大基(ji)礎研究(jiu)
“新一代(dai)鋼(gang)(gang)(gang)鐵材料(liao)的重大基礎研究”作為國家首批“973計劃(hua)”項目(mu)(mu)。翁宇慶(qing)院士帶領團隊(dui)通過(guo)晶(jing)(jing)粒細化和(he)(he)潔凈(jing)化提高微(wei)合金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)的強(qiang)度和(he)(he)韌(ren)性開展(zhan)了(le)基礎研究，研究發(fa)現了(le)奧氏體(ti)熱變形可(ke)以誘導(dao)(dao)（強(qiang)化）鐵素體(ti)相變（DIFT），提出(chu)了(le)形變誘導(dao)(dao)鐵素體(ti)相變理(li)論；分析了(le)厚(hou)板(ban)坯連(lian)鑄連(lian)軋(ya)工(gong)藝(yi)中出(chu)現納米(mi)尺寸(cun)析出(chu)物促進超細晶(jing)(jing)現象(xiang)，對貝(bei)氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)提出(chu)了(le)形變誘導(dao)(dao)析出(chu)和(he)(he)中溫轉(zhuan)變控制理(li)論；對高強(qiang)度合金(jin)結構鋼(gang)(gang)(gang)移除了(le)抗(kang)延遲(chi)斷裂理(li)論。工(gong)藝(yi)技(ji)術上介(jie)紹(shao)了(le)實(shi)現超細品鋼(gang)(gang)(gang)強(qiang)韌(ren)性的相應工(gong)藝(yi)，如(ru)超細鋼(gang)(gang)(gang)的化學冶金(jin)、凝(ning)固冶金(jin)、電磁(ci)冶金(jin)、焊接技(ji)術等。該項目(mu)(mu)2004年(nian)榮獲(huo)國家科技(ji)進步獎一等獎。
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(zai)該(gai)項目(mu)M3組織調(diao)控及強(qiang)(qiang)韌(ren)塑化機理(li)研究基礎上(shang)，創新(xin)發(fa)明(ming)了高(gao)強(qiang)(qiang)塑積(ji)第三代(dai)汽(qi)車鋼(gang)(gang)和新(xin)一代(dai)高(gao)強(qiang)(qiang)高(gao)韌(ren)塑性低合金(jin)鋼(gang)(gang)，實現了在(zai)汽(qi)車、管線、橋梁等領域的應用。該(gai)項目(mu)研發(fa)成果創新(xin)發(fa)展(zhan)了鋼(gang)(gang)鐵物理(li)冶(ye)金(jin)理(li)論(lun)，為未(wei)來(lai)高(gao)性能鋼(gang)(gang)鐵材(cai)料研發(fa)提供理(li)論(lun)指導。
2018年“基于M3組織(zhi)調控的(de)鋼(gang)鐵材料基礎理論研(yan)究與高性能鋼(gang)技(ji)術(shu)”獲(huo)得國家技(ji)術(shu)發明獎二等獎。
二(er)、超(chao)超(chao)臨界(jie)火電機組鋼管創新(xin)研制與應用(yong)
600℃超超臨界(jie)技(ji)術(shu)是(shi)迄今世界(jie)最(zui)先進商(shang)用燃煤發(fa)電技(ji)術(shu)，其研發(fa)瓶頸(jing)是(shi)25Cr、18Cr和(he)9Cr高(gao)壓鍋爐管。主要技(ji)術(shu)難(nan)點：1. 我國不掌握材料成分最(zui)佳配比和(he)生產過程控制技(ji)術(shu)； 2. 國外25Cr管高(gao)溫(wen)持久強(qiang)度(du)低、韌性(xing)差，18Cr管晶間(jian)腐蝕傾向嚴重、抗蒸汽(qi)腐蝕性(xing)能差，9Cr管含δ鐵素體(ti)，持久強(qiang)度(du)低，這是(shi)世界(jie)性(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。
鋼鐵研究(jiu)總院自(zi)主研發(fa)了低合金耐熱(re)鋼G102、馬(ma)氏(shi)體耐熱(re)鋼G115?、耐熱(re)合金C-HRA-1?、C-HRA-2?和(he)C-HRA-3?等(deng)，成功建(jian)立了630～700℃超(chao)超(chao)臨界(jie)燃煤鍋爐管(guan)耐熱(re)材料體系，并(bing)完成了電站鍋爐建(jian)設所(suo)需上述新(xin)耐熱(re)材料全部尺寸規格鍋爐管(guan)的工業(ye)制(zhi)造。
三、壓水堆核電站(zhan)核島主設備用(yong)鋼關(guan)鍵技術
壓(ya)水(shui)堆(dui)(dui)是(shi)核電(dian)主體(ti)，我(wo)國(guo)已建56臺核電(dian)機組中53臺為壓(ya)水(shui)堆(dui)(dui)。世(shi)界(jie)最先進第(di)三代壓(ya)水(shui)堆(dui)(dui)首(shou)堆(dui)(dui)均在(zai)我(wo)國(guo)建設(she)，其高(gao)安全、長壽期、大型一體(ti)化設(she)計對核島主設(she)備(bei)（包括壓(ya)力(li)容器、蒸(zheng)發(fa)器、主管道、傳(chuan)熱(re)管等(deng)）材(cai)料技術提出前所未有挑戰，其成(cheng)分優化和制造工(gong)藝是(shi)世(shi)界(jie)性工(gong)程(cheng)科技難題(ti)。
經長期探索(suo)和(he)工程(cheng)實踐，鋼鐵研究總院發(fa)現影響核(he)島大(da)(da)鍛件韌性(xing)和(he)退火(huo)后強韌性(xing)的(de)本質因(yin)素，突破300～600噸級鋼錠(ding)超大(da)(da)鍛件韌性(xing)提升和(he)退火(huo)后強韌性(xing)優化匹配控制關鍵技術，確定了滿足(zu)安全(quan)、長壽、大(da)(da)型一體化核(he)島超大(da)(da)鍛件綜合性(xing)能要求的(de)極窄成(cheng)分范圍(wei)。研究冶煉一澆注新方(fang)法，改善了大(da)(da)鋼錠(ding)偏析(xi)和(he)夾(jia)雜，自主研制超大(da)(da)特厚異形(xing)大(da)(da)鍛件研究專用(yong)裝置，建立(li)制造過程(cheng)熱-力-組織(zhi)-性(xing)能對應關系，解決了鍛造開(kai)裂、晶粒控制和(he)性(xing)能均衡提升難(nan)題，形(xing)成(cheng)核(he)島主設備材料成(cheng)套生(sheng)產技術集成(cheng)。
鋼鐵研究(jiu)總院成(cheng)功研制壓力容(rong)器和(he)蒸發(fa)器全(quan)套508-3鋼大鍛件、世(shi)界(jie)(jie)首批異型整(zheng)鍛316LN不(bu)銹(xiu)鋼主(zhu)(zhu)(zhu)管(guan)道大鍛件、世(shi)界(jie)(jie)首批堆(dui)內F6NM鋼壓緊彈簧環鍛件和(he)690合金(jin)U型傳熱管(guan)等，保障了先進三代壓水(shui)堆(dui)核(he)電(dian)首堆(dui)建設，國內市場占有率從(cong)零躍升到90％以(yi)上，主(zhu)(zhu)(zhu)導了我(wo)國核(he)島(dao)主(zhu)(zhu)(zhu)設備(bei)材料(liao)市場定價(jia)權，使其采購價(jia)降低60％，核(he)電(dian)工程單(dan)位(wei)造價(jia)降低30％，全(quan)面實現(xian)了壓水(shui)堆(dui)核(he)島(dao)主(zhu)(zhu)(zhu)設備(bei)材料(liao)技術(shu)產業化(hua)，推進我(wo)國成(cheng)為世(shi)界(jie)(jie)核(he)電(dian)技術(shu)和(he)產業中心。
