近年来,新能源开发受到极大重视,而作为可以替代传统化石燃料的新能源,核能是理想的选择之一。核电大锻件用Mn-Mo-Ni钢是反应堆安全可靠运行的关键材料之一,对其热处理的研究有重要意义。本文重点关注这种钢在回火过程中组织演变与性能的关系、相变动力学规律以及加载条件下高温回火过程中材料的蠕变行为。首先,本文利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜对淬火态的Mn-Mo-Ni钢等温回火和连续升温回火后的微观组织进行观察和分析。回火过程中的组织演变主要包括马氏体-奥氏体(M-A)组织的分解、M-A以及贝氏体铁素体中碳化物的析出和粗化以及高温回火时贝氏体铁素体的再结晶等过程。研究表明,低温回火阶段的组织演变主要以M-A的分解为主,而高温回火时,则贝氏体铁素体中的碳化物析出较显著。本文采用维氏硬度测量来表征回火后材料的力学性能,微观组织演变可以很好地解释回火过程中的硬度变化。本文也对回火过程中的相变动力学进行了研究。以JMAK方程为数学模型,通过对硬度测量、热分析等试验数据的拟合,得到了所需的动力学参数。对于等温回火过程,采用了回火度的概念建立反映回火程度随时间温度变化的动力学方程,可以用来预测不同回火工艺条件下回火的程度。分析表明,等温回火过程的相变主要由铁素体中的碳原子扩散控制。对于连续升温回火过程,结合热分析测得的动力学参数建立了M-A组织分解的动力学方程,分析所得M-A分解激活能的值与残余奥氏体分解的激活能非常接近。最后,本文对等温回火过程中的试样施加了应力,以研究Mn-Mo-Ni钢在高温下的蠕变行为。对试验测得的应变数据进行的拟合表明析出相粗化塑性模型可以很好地描述这种钢在高温回火时的蠕变行为。