CF－8C　Plus的開發是受未來新式的柴油發動機排氣部件預期的要求迫使，這些部件要求在溫度高達800～850℃時能可靠地工作。CF－8C　Plus是作為Caterpillar和ORNL之間最初的DRADA項目的一部分（1999～2002）而設計和創造的，此后，在接下來的第二個DRADA項目（2002年至今）期間按比例增大商業化生產之后進行了比較全面的試驗。CF－8C　Plus的開發和使其商業化的工作，在2003年7月贏得了2003年R＆D100佳獎。

　　合金開發大約在一年內完成，由于進行該項研究的工程師們能夠利用多年來收集到的有關鋼種的顯微組織和性能的數據，使現有成績的取得成為了可能。第一次實驗室加熱的第一個CF－8C　Plus試樣在850℃下進行了蠕變試驗，持續了兩年后斷裂，而標準商業CF－8C　Plus商業鑄造性能和實驗室加熱的性能類似，甚至更好。

??? CF－8C　Plus的設計

　　傳統的合金通常要在強度和延展性之間進行權衡，換句話說，鋼的強度越高，它的延展性就越差，強度較高的鋼常常容易產生裂紋。然而，新鋼種通過認真調整和修改CF－8C這種常用的鑄造不銹鋼復雜的合金成分，不需要進行這種權衡考慮。具體講，高溫強度的提高是由于:

　　·仔細地選擇對CF－8C中新合金的加入量。

　　·調整其他合金成分以幫助和增強這些新的添加元素。對這些元素的量采用了特別的設計，為使高溫下（不是鑄造就是使用過程中）沿著晶界和晶粒本身的沉淀相（即NbC，δ鐵素體，σ相）得到微量和毫微量級的利用。

　　·碳化鈮（NbC）的毫微量級微粒強化鋼的高溫強度。這種合金的設計是為了使NbC的納米級微業材料，只有在使用過程中被暴露于650～850℃的高溫下才形成，在鑄造過程中不形成。這種特性使較易于鑄造成型，然后得到在高溫使用期間要求的較高強度。這種沉淀硬化并不是新的和獨特的方法，這些利用或注意工藝設計效果的努力并不是典型的標準作法。因為這些新的鑄造鋼不需要焊后熱處理或加工，所以這是另一種節約成本效益。

??? 800～850℃工作溫度

　　傳統的CF－8C鑄造鋼由于強度不夠和有害的時效作用，一般在溫度大大低于650℃以下工作是可靠的。相反，CF－8C　Plus具有強度高、可延展、抗疲勞、抗蠕變，特別是在溫度高達850℃左右時抗熱疲勞。

　　CF－8C　Plus顯示的抗氧化性也比預期的要好。很少有幾種不銹鋼在850℃，甚至更高的溫度下可以工作，即使有也比較昂貴，它們比CF－8C更難以鑄造，CF－8在疲勞或熱疲勞過程中也常常更容易斷裂，在700～850℃受到有害的時效作用。

　　由于這些特性，CF－8C　Plus非常適合未來的排氣部件，例如歧管和現代的重型柴油發動機渦輪增壓機外殼。CF－8C　Plus預期也可以直接用于其他工業用途，包括海船的柴油機、各種燃氣輪機、汽車汽油發動機、天然氣往復發動機中的部件和其他的高溫用途。

??? 科學的合金開發

　　CF－8C　Plus在應用科學中立即得到成功，從而產生了改進的商業材料生產技術，而且應當遠遠超出最初計劃的商業應用范圍。它以控制基本機理為基礎，在科學的合金開發方面也獲得了成功。CF－8C　Plus鋼和DRADA項目是為新式的柴油機和燃氣輪機用途而開發的，贏得了2003年R＆D100佳獎，該項目受到美國能源部（DOE）能源電力可靠分配計劃和FreedomCAR　and Vehicle技術的資助。

　　然而，設計的顯微組織方法，在有關毫微級組織和奧氏體不銹鋼中沉淀物的成分非常詳細的、驚人的信息量方面有它的根源，奧氏體不銹鋼追溯到由美國能源部聚變反應堆材料設計開發的“節約型”奧氏體不銹鋼，這個設計使用了幾乎20年的數據，設計的顯微組織方法被明確地被定義，用在開發特殊的節約型奧氏體不銹鋼，這種鋼接下來在聚變能AR＆TD能源部材料設計中，發現溫度高達750℃時有顯著的抗蠕變能力。這個計劃使用了另外5年的數據，于1990年贏得一項R＆D100佳獎。

　　描述非常高能量反應堆輻照過程中顯微組織和沉淀物性能的數據極其復雜，這些數據提供如何控制基體和沿晶界的毫微量級沉淀物的科學概念的基礎。這些信息導致能提供一種能聚變反應堆第一層壁需要的抗空位膨脹和氦脆化性能的合金。

??? 然而聚變材料計劃設計的這些特殊的鋼，也可和于制造新型礦物能源計劃的一個重要目標，用來提高它們的長期抗蠕變能力。

　　礦物能源計劃工作的一個有意義的結果是特殊合金化“規律”的理解，這些規律在高溫蠕變過程中影響和控制沉淀行為。這些合金化規律包括：

　　·反應物作用：例如鈮和碳反應形成碳化鈮（NbC）。

　　·催化劑作用：硅顯著地提高Fe2Mo拉弗斯相形成，鈦提高FeCr σ相的形成。

　　·抑制劑作用：碳、硼及其他雜質阻止和抑制像拉弗斯相和σ相這樣的金屬間相。

　　·沖突作用：碳和氮都競先和鈦形成碳化鈦（TiC）與氮化鈦（TiN）。

　　這些所應用的科學分析還展現出影響長期抗蠕變能力的機理，阻止蠕變包括：

　　·產生像TiC或NbC這樣的毫微量級碳化物，提高高溫蠕變強度。

　　·調整基體成分，以保證可提高長期蠕變強度的微小碳化物保持穩定。

　　·抑制或消除引起破裂的機械作用。

　　例如，作為這些合金設計作用的結果，新的CF－8C　Plus鋼形成NbC的毫微量級彌散物，它們阻礙融化或粗化、抗蠕變孔隙形成以及阻礙在晶界處形成脆性σ相。

　　這種設計的顯微組織，使一些在高溫下不能工作或不能很好工作的材料得到改善。這種科學的合金設計方法，應該也能用于其他復雜的高溫合金系統，應該補充到下在被發展的更高級的計算科學方法中。

?