P91钢是新型的马氏体耐热钢。它是由美国国立像树岭实验室和美国燃烧工程公司冶金材料实验室合作研制的。它具有良好的高温强度、高温抗氧化性和抗腐蚀性,被广泛用于蒸汽管道、高温管道等重要高温承压部件。目前对P91钢的研究主要集中在焊接区的组织性能和合金元素的影响,而对P91钢在凝固过程的组织性能等方面的研究报道比较少见。本文以衡阳华菱钢管有限公司提供的P91钢连铸钢坯为研究对象,深入研究了P91钢在凝固过程中的相变过程、组织控制及合金元素分布。(1)结合光学显微镜与扫描电子显微镜对凝固后的P91连铸钢坯的组织形貌进行观察分析,结果表明铸坯中心的组织为铁素体和马氏体；远离中心,铁素体逐渐减少直至消失,马氏体逐渐增多。(2)采用化学成分分析法和能谱分析法测量凝固后的P91钢连铸坯的合金元素分布,结果表明各合金元素在连铸坯中的分布是均匀的,不受凝固温度、冷却速率和位置的影响。(3)通过表面硬度和拉伸实验对凝固后的P91钢的力学性能做出分析,研究发现P91钢连铸坯的硬度从圆心到边缘呈逐渐上升趋势,且铸坯强度较高,塑性较差,加工难度大。(4)采用X射线应力测定仪确定了凝固后P91钢连铸坯的残余应力分布为中心受740MPa的拉应力,边缘受435MPa的压应力。