以“新一代(dai)鋼(gang)鐵(tie)材(cai)料(liao)的重大(da)基(ji)礎研究”“超超臨界火電(dian)機組(zu)鋼(gang)管創新研制與(yu)應用(yong)”和“壓(ya)水(shui)堆核電(dian)站核島主設(she)備用(yong)鋼(gang)關鍵技術(shu)”為(wei)代(dai)表的技術(shu)開發工作，為(wei)鋼(gang)鐵(tie)工業(ye)技術(shu)進步(bu)及國民經濟發展作出了突出的貢獻(xian)。
一(yi)、新一(yi)代(dai)鋼鐵材料(liao)的重(zhong)大基礎研究(jiu)
“新一(yi)代鋼鐵(tie)材(cai)料的重(zhong)大基(ji)礎研究(jiu)”作為國家首批“973計劃”項(xiang)(xiang)目。翁宇慶院士帶(dai)領團隊通過晶粒(li)細(xi)化(hua)和潔(jie)凈化(hua)提高微合金(jin)(jin)鋼的強(qiang)度(du)和韌性開展了(le)(le)基(ji)礎研究(jiu)，研究(jiu)發現(xian)了(le)(le)奧氏(shi)體(ti)(ti)熱(re)變(bian)(bian)形可以誘導(dao)(dao)（強(qiang)化(hua)）鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)（DIFT），提出(chu)(chu)了(le)(le)形變(bian)(bian)誘導(dao)(dao)鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)理論；分析了(le)(le)厚板坯連鑄連軋工藝中出(chu)(chu)現(xian)納米尺寸析出(chu)(chu)物促(cu)進(jin)超(chao)細(xi)晶現(xian)象，對貝氏(shi)體(ti)(ti)鋼提出(chu)(chu)了(le)(le)形變(bian)(bian)誘導(dao)(dao)析出(chu)(chu)和中溫轉(zhuan)變(bian)(bian)控(kong)制理論；對高強(qiang)度(du)合金(jin)(jin)結構鋼移除了(le)(le)抗延遲斷裂(lie)理論。工藝技(ji)術上介紹了(le)(le)實現(xian)超(chao)細(xi)品鋼強(qiang)韌性的相(xiang)(xiang)應工藝，如超(chao)細(xi)鋼的化(hua)學冶(ye)(ye)金(jin)(jin)、凝(ning)固冶(ye)(ye)金(jin)(jin)、電(dian)磁冶(ye)(ye)金(jin)(jin)、焊接技(ji)術等。該項(xiang)(xiang)目2004年榮(rong)獲國家科技(ji)進(jin)步獎一(yi)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。
在該(gai)項(xiang)目M3組(zu)織調控及強(qiang)韌塑(su)(su)化機理研(yan)究(jiu)基礎上，創新發(fa)明了(le)高強(qiang)塑(su)(su)積第三代汽車鋼(gang)(gang)和(he)新一代高強(qiang)高韌塑(su)(su)性低合金(jin)鋼(gang)(gang)，實現(xian)了(le)在汽車、管線、橋梁(liang)等(deng)領域的應(ying)用。該(gai)項(xiang)目研(yan)發(fa)成(cheng)果創新發(fa)展了(le)鋼(gang)(gang)鐵物理冶金(jin)理論，為未來高性能鋼(gang)(gang)鐵材料(liao)研(yan)發(fa)提供理論指導(dao)。
2018年“基于M3組織(zhi)調控的鋼鐵(tie)材料基礎理論研究(jiu)與高性能鋼技(ji)術(shu)”獲得國家技(ji)術(shu)發明獎二等獎。
二、超超臨界火電機(ji)組鋼管創(chuang)新研制與應用
600℃超超臨界技(ji)術是(shi)迄今世界最先進商用燃(ran)煤發電(dian)技(ji)術，其研發瓶頸是(shi)25Cr、18Cr和9Cr高壓鍋(guo)爐管。主要技(ji)術難點：1. 我(wo)國不掌握(wo)材料成分最佳配(pei)比和生(sheng)產過程控制技(ji)術； 2. 國外25Cr管高溫持久強度(du)低、韌性差，18Cr管晶(jing)間腐蝕(shi)傾向嚴重、抗蒸汽(qi)腐蝕(shi)性能(neng)差，9Cr管含δ鐵素體(ti)，持久強度(du)低，這是(shi)世界性題(ti)
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(nai)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)鐵研(yan)究總院自主研(yan)發了(le)(le)低合(he)金耐(nai)(nai)(nai)熱(re)(re)(re)鋼(gang)G102、馬氏體(ti)(ti)耐(nai)(nai)(nai)熱(re)(re)(re)鋼(gang)G115?、耐(nai)(nai)(nai)熱(re)(re)(re)合(he)金C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等，成(cheng)功建立了(le)(le)630～700℃超超臨界燃煤鍋(guo)(guo)爐(lu)管耐(nai)(nai)(nai)熱(re)(re)(re)材(cai)料體(ti)(ti)系，并完成(cheng)了(le)(le)電站鍋(guo)(guo)爐(lu)建設所(suo)需上(shang)述新耐(nai)(nai)(nai)熱(re)(re)(re)材(cai)料全部尺寸規格(ge)鍋(guo)(guo)爐(lu)管的工業制造。
三、壓水堆核電站(zhan)核島主設(she)備用鋼關鍵技(ji)術
壓水堆(dui)是(shi)核電主(zhu)體，我(wo)國已建56臺核電機組中(zhong)53臺為壓水堆(dui)。世界(jie)最先進第三代壓水堆(dui)首堆(dui)均在我(wo)國建設(she)，其(qi)高安全、長壽(shou)期、大型一體化設(she)計對核島(dao)主(zhu)設(she)備(bei)（包括壓力(li)容器、蒸發器、主(zhu)管(guan)道、傳熱(re)管(guan)等）材料技(ji)術提出前所未有挑戰，其(qi)成分優化和制造工藝是(shi)世界(jie)性工程科技(ji)難題。
經長(chang)期(qi)探索和(he)工程實踐(jian)，鋼鐵研究(jiu)(jiu)總院發現影響核(he)島(dao)大(da)鍛件(jian)韌(ren)(ren)性(xing)和(he)退(tui)(tui)火后強韌(ren)(ren)性(xing)的本質因(yin)素，突(tu)破(po)300～600噸(dun)級(ji)鋼錠超(chao)大(da)鍛件(jian)韌(ren)(ren)性(xing)提升和(he)退(tui)(tui)火后強韌(ren)(ren)性(xing)優化(hua)匹配控制(zhi)(zhi)關(guan)鍵技(ji)術(shu)，確定了滿足安(an)全、長(chang)壽、大(da)型一體化(hua)核(he)島(dao)超(chao)大(da)鍛件(jian)綜合性(xing)能要求的極(ji)窄(zhai)成分范(fan)圍。研究(jiu)(jiu)冶(ye)煉一澆(jiao)注新方法，改善了大(da)鋼錠偏析和(he)夾雜(za)，自主研制(zhi)(zhi)超(chao)大(da)特厚異形大(da)鍛件(jian)研究(jiu)(jiu)專用裝置，建立制(zhi)(zhi)造(zao)過(guo)程熱-力-組織-性(xing)能對應(ying)關(guan)系，解(jie)決了鍛造(zao)開裂、晶粒(li)控制(zhi)(zhi)和(he)性(xing)能均衡(heng)提升難題，形成核(he)島(dao)主設(she)備材料成套生產技(ji)術(shu)集成。
鋼(gang)鐵(tie)研(yan)究(jiu)總院(yuan)成功研(yan)制壓力(li)容器和(he)蒸發器全套508-3鋼(gang)大鍛件(jian)、世(shi)界首批異(yi)型整鍛316LN不銹鋼(gang)主管道大鍛件(jian)、世(shi)界首批堆(dui)內F6NM鋼(gang)壓緊彈簧(huang)環鍛件(jian)和(he)690合金U型傳熱管等，保(bao)障了(le)先進(jin)(jin)三代壓水(shui)堆(dui)核電(dian)首堆(dui)建設，國內市場占有率從零躍升到90％以上，主導了(le)我國核島主設備(bei)材(cai)料市場定價(jia)(jia)權，使其采購(gou)價(jia)(jia)降(jiang)低60％，核電(dian)工程(cheng)單位造價(jia)(jia)降(jiang)低30％，全面(mian)實現(xian)了(le)壓水(shui)堆(dui)核島主設備(bei)材(cai)料技術產(chan)業化，推進(jin)(jin)我國成為世(shi)界核電(dian)技術和(he)產(chan)業中心。
