本文通过金相分析、扫描电镜、透射电镜等分析方法研究了Al、Ni等合金元素对Cr-Ni-Mo-V-Al马氏体时效钢微观组织和力学性能的影响。就Al、Ni含量和热处理工艺参数对试验钢晶粒大小、显微组织、析出沉淀相及力学性能的影响开展了系统的研究,为优化合金成分和热处理工艺参数提供了理论依据。研究了Al元素含量对Fe-6Ni-5Cr-Al-Mo-V马氏体时效钢组织和力学性能的影响。结果表明,随着Al含量的增加可以有效提高材料的强度,添加2%的Al后,室温抗拉强度提高了700 MPa,屈服强度提高了559 MPa,而Al元素含量的进一步提高对强度影响不明显。随着Al含量的增加,材料的韧性不断降低,硬度不断提高。Al元素的添加显著提高材料的高温力学性能,添加2%的Al后,试验钢在1020℃固溶30 min,550℃时效3 h下的抗拉强度提高了53.6%,屈服强度提高了40.7%,继续提高Al的含量,对高温强度影响变缓。研究了Ni元素含量对Fe-Ni-5Cr-2Al-Mo-V马氏体时效钢组织和力学性能的影响。Ni元素的含量对试验钢的强度影响较小,冲击韧性改善,Ni的加入会影响钢的MS点和AC1点,随着Ni含量的增加,MS点由350℃降到300℃。Ni元素还会影响钢的晶粒度,随着Ni含量的提高,晶粒尺寸增大,这归因于Ni降低了奥氏体化温度,当Ni含量由4%增加到7%时,AC1温度由752℃降至701℃。Al和Ni的增加都会使试验钢中的σ相降低,但作用机理不同,。Al元素使δ相区增大,在高温下δ-铁素体会稳定存在,,凝固组织中δ-铁素体的析出降低了α-铁素体的含量,而α-铁素体会分解为σ相,所以σ相也会减少。而Ni的增加会缩小铁素体相区,降低铁素体含量,相应的也会使σ相数量减少。最后研究了不同热处理温度对Fe-6Ni-5Cr-2Al-Mo-V马氏体时效钢组织和力学性能的影响。结果表明,固溶温度的提高对试验钢的强度、冲击吸收功和硬度影响较小,但会使马氏体板条、晶粒尺寸粗化、σ相数量增多且粗化,对材料的韧性有不利影响,因此,固溶处理温度不宜超过1020℃。硬度随时效温度的升高先上升后下降,并在550℃达到最大值57.6 HRC,表明试验钢具有良好的回火稳定性。添加Al、Ni元素的试验钢之所以具有良好的回火稳定性和高温力学性能,是因为试验钢在时效阶段析出Ni Al、Ni3Al等强化相和少量的M6C型碳化物。Ni Al相数量较多,在添加Al和Ni的钢中均有析出;Ni3Al相较少,且仅在Ni/Al比不小于3:1的试验钢中发现。