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我国是目前世界最大的煤炭生产和消费国，也是世界上最大的二氧化碳排放国。大力发展超超临界燃煤火电技术，尽可能提高电厂效率，是当前降低二氧化碳排放最现实有效的途径。高温材料作为发展先进超超临界燃煤发电技术最重要的基础，是制约机组参数提高的关键因素。12%Cr耐热钢作为超超临界机组的关键材料，广泛用于制作超超临界汽轮机高中压转子及叶片。目前我国对其需求量较大，但主要依赖于进口，因此造成机组制造成本大幅度提高。对此种材料展开相关工艺试验及技术研究，尽快实现其国产化制造，已成为当下迫在眉睫的任务。本文主要从长期热时效、高温过时效及热压塑性变形三方面研究其对12%Cr钢微观组织与力学性能的影响，借助SEM-BSE、EBSD、TEM及XRD等先进分析手段，讨论了析出相、位错、亚晶及晶界等微观结构之间的内在联系，建立了微观组织与力学性能之间的相互关系。650℃长期热时效试验研究结果表明，M23C6型碳化物主要在40°-60°晶界析出，与α-Fe之间符合K-S取向关系(OR)。Laves相主要在40°-60°晶界析出(>750h)，它与α-Fe之间符合Burgers取向关系(OR)。随着时效时间延长，在M23C6型碳化物附近区域形成的Laves相将逐渐吞并周围邻近区域的M23C6型碳化物，同时，造成C原子在Laves相与α-Fe相的相界附近偏聚。在短期热时效过程中，室温硬度及屈服强度的降低主要是因为位错密度的降低，而在长期热时效过程中，则主要是因为亚晶尺寸的增加。高温过时效试验研究结果表明，相比650℃热时效，在700℃下析出相、亚晶及小角度晶界的比例分数及硬度值变化更加显著，而M23C6与α-Fe之间的KS-OR不受影响。650℃不同热压变形量试验研究结果表明，随着热压变形量增加，亚晶的数量显著增加，亚晶的尺寸逐渐减小；变形量达到50%时，组织已发生动态再结晶。热压变形量达到8%时，组织中出现了<111>纤维织构与<001>纤维织构，而且<111>织构的强度明显高于<001>织构，二者的强度随着热压变形量增加而分别相应增加。随着热压变形量增加，M23C6与α-Fe之间的KS-OR的偏离角度逐渐增加；变形量为6%时，M23C6与α-Fe之间KS-OR开始被破坏；达到20%时，已经完全失去KS-OR。