以“新一代鋼鐵(tie)材料(liao)的重(zhong)大基礎研究”“超超臨界火電機組鋼管創(chuang)新研制(zhi)與應用”和“壓水堆核電站核島主(zhu)設(she)備用鋼關鍵技(ji)術”為(wei)代表的技(ji)術開發(fa)工(gong)作，為(wei)鋼鐵(tie)工(gong)業技(ji)術進(jin)步及(ji)國民經(jing)濟(ji)發(fa)展作出了突出的貢獻。
一、新(xin)一代鋼鐵材料的重(zhong)大(da)基礎研(yan)究
“新一代鋼鐵材料的重大基礎研(yan)究”作為國(guo)家首批“973計劃(hua)”項(xiang)目(mu)。翁(weng)宇慶院士(shi)帶領團隊通過(guo)晶(jing)粒細化(hua)和潔凈化(hua)提高(gao)微合(he)金(jin)鋼的強(qiang)度(du)和韌(ren)性開展了(le)(le)基礎研(yan)究，研(yan)究發現(xian)(xian)了(le)(le)奧氏體(ti)熱變形可以誘導（強(qiang)化(hua)）鐵素體(ti)相變（DIFT），提出了(le)(le)形變誘導鐵素體(ti)相變理(li)(li)論(lun)；分析了(le)(le)厚板坯連(lian)(lian)鑄連(lian)(lian)軋工藝中(zhong)出現(xian)(xian)納米尺寸析出物促進(jin)超(chao)細晶(jing)現(xian)(xian)象，對(dui)貝氏體(ti)鋼提出了(le)(le)形變誘導析出和中(zhong)溫轉變控(kong)制理(li)(li)論(lun)；對(dui)高(gao)強(qiang)度(du)合(he)金(jin)結(jie)構鋼移除了(le)(le)抗延(yan)遲(chi)斷裂理(li)(li)論(lun)。工藝技術(shu)上介紹了(le)(le)實現(xian)(xian)超(chao)細品(pin)鋼強(qiang)韌(ren)性的相應工藝，如超(chao)細鋼的化(hua)學冶(ye)金(jin)、凝固冶(ye)金(jin)、電磁冶(ye)金(jin)、焊接技術(shu)等。該項(xiang)目(mu)2004年(nian)榮(rong)獲(huo)國(guo)家科(ke)技進(jin)步(bu)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(gang)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(mu)M3組織調(diao)控及(ji)強韌塑(su)化(hua)機理研(yan)(yan)究基礎上，創(chuang)新(xin)(xin)發(fa)(fa)明了高(gao)強塑(su)積第三代汽(qi)(qi)車鋼(gang)(gang)和新(xin)(xin)一代高(gao)強高(gao)韌塑(su)性低合金鋼(gang)(gang)，實(shi)現(xian)了在汽(qi)(qi)車、管線、橋(qiao)梁等領域的(de)應用。該項目(mu)研(yan)(yan)發(fa)(fa)成果創(chuang)新(xin)(xin)發(fa)(fa)展了鋼(gang)(gang)鐵物(wu)理冶金理論，為未來(lai)高(gao)性能鋼(gang)(gang)鐵材(cai)料研(yan)(yan)發(fa)(fa)提供理論指(zhi)導。
2018年“基于M3組織調(diao)控的鋼鐵材料基礎理論(lun)研究(jiu)與高(gao)性能鋼技術(shu)”獲得國家技術(shu)發明獎(jiang)二等獎(jiang)。
二、超超臨(lin)界火電機組鋼管創新研制與應用
600℃超(chao)超(chao)臨界技術是(shi)迄今世(shi)界最先(xian)進商用燃煤發電(dian)技術，其研發瓶頸是(shi)25Cr、18Cr和9Cr高壓鍋爐管。主要技術難點：1. 我國不掌握(wo)材料成分最佳配比(bi)和生產過程控制(zhi)技術； 2. 國外(wai)25Cr管高溫持久強度低(di)、韌(ren)性差，18Cr管晶間腐(fu)蝕傾(qing)向(xiang)嚴(yan)重(zhong)、抗蒸汽腐(fu)蝕性能(neng)差，9Cr管含δ鐵素體，持久強度低(di)，這是(shi)世(shi)界性題
鋼鐵研究(jiu)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)究總院自主(zhu)研(yan)發(fa)了低合(he)金(jin)耐熱(re)(re)(re)(re)鋼G102、馬氏體耐熱(re)(re)(re)(re)鋼G115?、耐熱(re)(re)(re)(re)合(he)金(jin)C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等，成功建(jian)立(li)了630～700℃超超臨界燃煤鍋(guo)爐(lu)(lu)管耐熱(re)(re)(re)(re)材料體系，并(bing)完成了電站鍋(guo)爐(lu)(lu)建(jian)設所需上述新(xin)耐熱(re)(re)(re)(re)材料全部尺寸規(gui)格鍋(guo)爐(lu)(lu)管的工(gong)業制造(zao)。
三、壓水堆(dui)核電站核島主設備用鋼關(guan)鍵技術
壓水(shui)堆(dui)(dui)是核電主(zhu)體，我國已(yi)建56臺(tai)核電機組中53臺(tai)為壓水(shui)堆(dui)(dui)。世(shi)界(jie)最先進第三(san)代壓水(shui)堆(dui)(dui)首堆(dui)(dui)均(jun)在(zai)我國建設，其(qi)高(gao)安全、長(chang)壽期(qi)、大型(xing)一體化設計對核島主(zhu)設備（包(bao)括壓力容器、蒸發器、主(zhu)管道(dao)、傳熱管等）材料技術提出(chu)前(qian)所未有挑戰，其(qi)成(cheng)分優化和制造工藝是世(shi)界(jie)性工程科技難題。
經長期(qi)探(tan)索和(he)工程實踐，鋼鐵研究(jiu)總院發(fa)現影響核島(dao)大鍛(duan)件(jian)韌性和(he)退(tui)火后強(qiang)(qiang)韌性的本質因素，突破300～600噸級鋼錠(ding)超大鍛(duan)件(jian)韌性提升和(he)退(tui)火后強(qiang)(qiang)韌性優化匹配控制(zhi)關鍵技(ji)術，確定了(le)滿足安全、長壽、大型一體化核島(dao)超大鍛(duan)件(jian)綜合性能(neng)要求的極(ji)窄(zhai)成(cheng)分范(fan)圍。研究(jiu)冶煉一澆(jiao)注(zhu)新方法，改善了(le)大鋼錠(ding)偏析和(he)夾(jia)雜，自主(zhu)研制(zhi)超大特厚異形大鍛(duan)件(jian)研究(jiu)專用裝置(zhi)，建立制(zhi)造(zao)過程熱-力(li)-組織(zhi)-性能(neng)對應關系，解決了(le)鍛(duan)造(zao)開裂、晶粒(li)控制(zhi)和(he)性能(neng)均衡提升難題，形成(cheng)核島(dao)主(zhu)設備材料成(cheng)套(tao)生產(chan)技(ji)術集成(cheng)。
鋼鐵研究總院成功研制壓(ya)力容器和(he)蒸發器全(quan)(quan)套508-3鋼大鍛(duan)(duan)件、世(shi)界首(shou)批異型整鍛(duan)(duan)316LN不銹鋼主管道大鍛(duan)(duan)件、世(shi)界首(shou)批堆(dui)內F6NM鋼壓(ya)緊彈簧環(huan)鍛(duan)(duan)件和(he)690合金U型傳(chuan)熱管等，保障了(le)先進(jin)三代壓(ya)水(shui)堆(dui)核電(dian)首(shou)堆(dui)建設(she)(she)，國內市場占(zhan)有率從零躍升到90％以(yi)上，主導了(le)我國核島(dao)主設(she)(she)備材(cai)料(liao)市場定價(jia)權，使其采購價(jia)降(jiang)低60％，核電(dian)工程單位造價(jia)降(jiang)低30％，全(quan)(quan)面實現了(le)壓(ya)水(shui)堆(dui)核島(dao)主設(she)(she)備材(cai)料(liao)技術產業(ye)(ye)化，推(tui)進(jin)我國成為世(shi)界核電(dian)技術和(he)產業(ye)(ye)中心。
