9_12_Cr钢的强化机理
过析出强化增加持久强度 ，但 [10] 是在这种情况下， Laves 相的粗化不能太快，以保持材料的抗蠕变性能。 1.3 Z 相
9-12%Cr 钢在高温下长期运行会（由 MX 相转变） 析出化学式为 Cr2Nb2N2 或 Cr（2 V，Nb）N2 的 Z 相 。 [12] Z 相是一种复杂的金属间化合物，由于 Z 相中的合金元 素 V、Nb、N 也是构成该类钢中的主要强化相 MX 的 组成元素，所以 Z 相的析出是以大量的 MX 的溶解为 前提的，而且析出的 Z 相在尺寸上要比 MX 大几个数 量级，所以 Z 相的析出显著降低了持久强度。
高持久强度钢开发的原则是：（1）获得细小的亚结 构，亚结构通过颗粒钉扎作用及固溶强化产生强化效 果；（2）避免析出相的粗化从而降低固溶强化效果[2]。
高强钢的强化机理，最终都要归于对位错运动的 影响，只有限制了位错的运动，才能显著提高强度。增 加位错运动阻力的方法有多种，可以通过固溶强化改 变位错运动的应力场，增加位错运动的阻力；可以通过 得到高密度位错群，增加位错运动的阻力；可以通过析 出物弥散分布，阻碍位错运动等；可以通过热处理等工 艺手段获得精细亚结构、稳定的细小颗粒等。
2 添加合金元素对组织、性能的影响
2.1 碳含量的影响 文献[5]利用 thermo-calc 计算得到 Laves 相及各
种 MX 的固溶度。随温度的升高，Laves 相及各种 MX 相在基体中的固溶度降低，但不同的 MX 的变化 趋势不同。V 和 Nb 的碳化物及氮化物以及 Ti 的碳化 物是最为稳定的析出物，在高温条件下粗化的速率很 低。但是即使在达到熔化温度，TiN 也极其稳定，其 固溶度比 TiC 的固溶度低几个数量级。这就意味着 很难通过合适的热处理方式得到弥散分布的 TiN，所 以在合金设计时就没有必要考虑 TiN 的强化作用，因 此在 MX 相强化作用方面，主要考虑 V、Nb 的碳氮化 物以及 Ti 的碳化物的强化作用。
Laves 相主要在富 Cr 的析出物（如 M23C6）附近析 出[6]，这种金属间化合物析出对持久强度的影响目前 仍不完全清楚。Mo、W 溶入基体中通过固溶强化改善 了持久强度[7]。Laves 相（Fe，Cr）（2 Mo，W）析出减少了 基体中固溶元素，从而降低了 9-12Cr%钢的固溶强化 效果[8-9]。在某些特定的条件下，Laves 相析出可以通
9-12%Cr 钢可用于提高汽轮机、锅炉等电厂大型 组件的热效率，通过 Mo、W 多元复合强化以及 Nb、 V、Ti 的复合添加形成弥散的碳化物析出强化；同时 通过控制 N，形成复杂的 Nb、V（Ti）的碳氮化物增加 析出强化。目前，我国对 9-12%Cr 钢的研究主要集中 在焊接工艺等方面，对于该系列钢的强化机理及其在 使用过程中的组织及性能变化的研究尚不完善。运 行参数为 580 ℃/28.5 MPa 的 P91 钢目前在国内已得 到广泛应用，但是关于该钢种的组织和性能的变化仍 然缺乏经验及数据的积累。对于日本新开发出来的 P92 钢和 P122 钢的性能数据则更少。国外尤其是以 日本的 NIMS（National Institute for Material Science） 为代表的一些科研机构在新钢种的开发及性能研究 方面做了大量的工作，也取得了巨大的成就，同时积 累了大量的试验数据，有许多值得我们借鉴的地方。
KEYWORDS: 9-12% Cr steel；martensite heat-resistant steel； strengthening mechanism；microstructure；creep property
摘要：9-12%Cr 钢的强化机理为析出强化、弥散强化和位错强 化。分布于原奥氏体晶界、板条界等位置的 M23C6及板条内部 弥散分布的 MX 是主要强化相，特定条件下的 Laves 相也会起 强化作用。伴随着 M23C6 的聚集长大、MX 的粗化及 Z 相的析 出 ，马 氏 体 发 生 回 复 ，位 错 运 动 障 碍 减 小 ，蠕 变 性 能 逐 渐 下 降。微合金元素 C、N、Ti、V、B 的加入可以控制 M23C6及 MX 数 量及分布形态，从而抑制马氏体板条的回复及增加位错运动 障碍，保持 9-12%Cr 钢的蠕变性能。
关键词：9-12%Cr 钢；马氏体耐热钢；强化机理；微观组织；蠕变 性能；超超临界机组
doi：10.3969/j.issn.1000-7229.2010.08.018
0 引言
77.73%为火电机组，7 台 1 000 MW 超超临界机组相 继投运，标志着我国电力工业已经开始进入“超超临 界”时代[1]。
ABSTRACT：The strengthening mechanism of 9-12% Cr steels is precipitation strengthening, dispersion strengthening and dislocation strengthening. The MX carbonitrides, which are dispersed in martensite laths, and the M23C6 carbides, which are distributed along lath, block, pocket and prior austenite grain boundaries, are the main strengthening phases, and the laves phase has the strengthening effects as well under special occasions. The coarsening of M23C6 and MX and precipitation of Z phase result in reversion of the martensite, decrease of resistance to dislocation movement and decrease of creep properties. Addition of micro alloys C, N, Ti, V, B can control the quantity and distribution of M23C6 and MX, consequently controlling the reversion of martensite, increasing the barriers of dislocation movement, and maintaining the creep properties of 9-12%Cr steel.
（1. 中国国电集团河南分公司，郑州市，450003；2. 中国电力科学研究院，北京市，102401）
Strengthening Mechanism of 9-12%Cr Steels
MENG Lin-xian1，ZHAO Qiang2，XU Guang-xin2
（1. Henan Branch of China Guodian Corporation, Zhengzhou 450003, China; 2. China Electric Power Research Institute, Beijing 102401, China）
但是在 9%Cr 钢中加入过多的碳元素会形成大 量富 Cr 的 M23C6，过多的 M23C6 析出会减少 MX 的析 出，从而降低强化效果。所以对于 9%Cr 钢来说，限 制极低的含碳量，促进形成 MX 氮化物（M 指 V、Nb） 则变得尤为关键。
文献[5]研究了不同含碳量的 9-12%Cr 钢的微观 组织同持久强度的关系，通过热力学计算软件得到了 9Cr-3W-3Co-0.2V-0.05Nb-0.05N 经 650 ℃蠕变的平衡 相随含碳量的变化关系。含碳量在 0.02%以下时，材 料在 650 ℃蠕变条件下 MX 的数量比 M23C6 多；含碳 量大于 0.02%以上时，M23C6 颗粒比 MX 颗粒多得多。 微观组织研究表明，MX 碳氮化物主要是 V 的氮化物 和少量 Nb 的氮化物。
第 31 卷 第 8 期 2010 年 8 月
电力建设 Electric Power Construction
中图分类号：TG 115.28 文献标志码：A 文章编号：1000-7229（2010）08-0075-04
Vol.31，No.8
Aug，2010 ·75·
9-12%Cr 钢的强化机理
孟令县 1，赵 强 2，徐广信 2
晶界 Laves 相
M23C6
板条界
晶界Biblioteka MX图 1 P92 钢微观组织的透射电镜照片 Fig.1 Microstructure of P92 steel
文 献 [4] 利 用 APFIM(atom probe field ion microscopy)研究了 P92 钢与 P122 钢的 M23C6，结果表 明，除了 Cr 之外，碳化物中包含了相对较多的 Fe、W、 Mo 元素。时效过程中，这 2 种钢中 M23C6都有很明显 的 B 富集。M23C6 有效抑制了马氏体板条的回复，提 高了蠕变寿命。随着蠕变时间的增加，M23C6 逐渐聚 集长大，这个过程在热力学上是自发过程，M23C6 颗粒 的聚集长大是蠕变寿命降低的重要原因之一。文献 [5]中给出了 9-12%Cr 钢的典型析出物的特征，MX 的 尺寸比 M23C6的尺寸小得多，M23C6主要沿马氏体板条 界及奥氏体晶界分布。 1.2 Laves 相
随着世界能源危机的日益严重化和低碳经济的 需求，火电厂迫切需要提高关键部件材料的性能，从 而通过提高运行参数来提高热效率。到 2007 年底， 我 国 发 电 装 机 容 量 达 到 了 7.132 9 × 105 MW，其 中
12cr 马氏体金相组织
12cr 马氏体金相组织12Cr马氏体金相组织马氏体金相组织是金相学中研究金属材料的显微组织和结构的分支，通过金相显微镜观察和分析材料的组织和结构特征，揭示材料的性能和性质。
在金属材料中，12Cr是一种常见的铁素体不锈钢，具有较好的耐蚀性和耐热性能。
本文将以12Cr马氏体金相组织为主题，介绍其组织特征、形成机制以及对材料性能的影响。
1.组织特征马氏体金相组织是一种由马氏体和残余奥氏体组成的组织结构。
在12Cr不锈钢中，马氏体通常呈针状或板条状分布，呈现出典型的马氏体形貌。
马氏体具有较高的硬度和强度，可以显著提高材料的抗拉强度和硬度。
2.形成机制马氏体的形成是由于在冷却过程中，奥氏体经过相变转变成马氏体。
在12Cr不锈钢中，当温度降至临界点以下时，奥氏体会发生相变，形成马氏体。
相变的过程中，奥氏体的晶格结构发生改变，原子重新排列，形成马氏体的针状或板条状结构。
3.影响因素马氏体的形成受多种因素的影响，包括合金元素的含量、冷却速率和冷却方式等。
在12Cr不锈钢中，铬元素是主要的合金元素，其含量对马氏体的形成和稳定性有重要影响。
较高的铬含量会促使奥氏体相变成马氏体，增加马氏体的含量和分布密度。
而冷却速率越快，马氏体的形成越充分，形成的马氏体也更细小。
4.对材料性能的影响马氏体的形成对12Cr不锈钢的性能有着重要的影响。
由于马氏体结构具有较高的硬度和强度，能够显著提高材料的抗拉强度和硬度。
同时，马氏体的形成还能够改善材料的耐磨性和耐蚀性能，提高材料的使用寿命和稳定性。
总结：12Cr马氏体金相组织是一种由马氏体和残余奥氏体组成的金相组织结构。
马氏体的形成是由于奥氏体在冷却过程中发生相变，形成马氏体的针状或板条状结构。
马氏体的形成受合金元素含量、冷却速率等因素的影响。
马氏体的形成能够显著提高材料的抗拉强度和硬度，改善耐磨性和耐蚀性能。
通过对12Cr马氏体金相组织的研究，可以更好地了解材料的性能和结构特征，为材料的设计和应用提供理论依据。
论述四种强化的强化机理、强化规律及强化方法。
1、形变强化形变强化：随变形程度的增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象叫形变强化或加工硬化。
机理：随塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割加剧，结果即产生固定的割阶、位错缠结等障碍，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力增加，给继续塑性变形造成困难，从而提高金属的强度。
规律：变形程度增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降，位错密度不断增加，根据公式Δσ=αbGρ1/2，可知强度与位错密度（ρ）的二分之一次方成正比，位错的柏氏矢量（b）越大强化效果越显著。
方法：冷变形（挤压、滚压、喷丸等）。
形变强化的实际意义（利与弊）：形变强化是强化金属的有效方法，对一些不能用热处理强化的材料可以用形变强化的方法提高材料的强度，可使强度成倍的增加；是某些工件或半成品加工成形的重要因素，使金属均匀变形，使工件或半成品的成形成为可能，如冷拔钢丝、零件的冲压成形等；形变强化还可提高零件或构件在使用过程中的安全性，零件的某些部位出现应力集中或过载现象时，使该处产生塑性变形，因加工硬化使过载部位的变形停止从而提高了安全性。
另一方面形变强化也给材料生产和使用带来麻烦，变形使强度升高、塑性降低，给继续变形带来困难，中间需要进行再结晶退火，增加生产成本。
2、固溶强化随溶质原子含量的增加，固溶体的强度硬度升高，塑性韧性下降的现象称为固溶强化。
强化机理：一是溶质原子的溶入，使固溶体的晶格发生畸变，对滑移面上运动的位错有阻碍作用；二是位错线上偏聚的溶质原子形成的柯氏气团对位错起钉扎作用，增加了位错运动的阻力；三是溶质原子在层错区的偏聚阻碍扩展位错的运动。
所有阻止位错运动，增加位错移动阻力的因素都可使强度提高。
固溶强化规律：①在固溶体溶解度范围内，合金元素的质量分数越大，则强化作用越大；②溶质原子与溶剂原子的尺寸差越大，强化效果越显著；③形成间隙固溶体的溶质元素的强化作用大于形成置换固溶体的元素；④溶质原子与溶剂原子的价电子数差越大，则强化作用越大。
9%-12%Cr 新型马氏体耐热钢的焊后热处理
9％-12％Cr新型马氏体耐热钢的焊后热处理范长信 周荣灿 李太江 姚兵印 唐丽英 喆王弘（西安热工研究院，陕西 西安，710032）摘 要：简要介绍了9％-12％Cr新型马氏体耐热钢，研究了其焊后热处理的特点、时机和工艺，结合工程实践，分析了我国电力行业焊接热处理现状和存在的问题，提出了热处理质量的控制措施。
关键词：马氏体耐热钢P92钢焊后热处理0 前言一国内首座超超临界电厂――华能玉环电厂建设为标志，我国的火力发电正朝着高参数、大容量机组迅猛发展。
由于机组蒸汽温度参数的提高，一些重要高温部件如联箱、蒸汽管道等普遍采用9％-12％Cr新型马氏体耐热钢，这些钢在国内的应用刚刚起步，对其认识还很不充分，焊后热处理（PWHT）存在诸多认识上和操作上的误区。
本文分析了新型马氏体耐热钢焊后热处理的重要性，研究了其PWHT工艺，结合工程实践，分析了我国电力行业焊接热处理现状和存在的问题，提出了保障新型马氏体耐热钢焊后热处理质量的控制措施。
1 新型马氏体耐热钢特点9％-12％Cr马氏体钢是电厂中重要的一类材料，用于锅炉和汽轮机的许多部件，包括锅炉管、联箱、管道、转子、汽缸等。
对于锅炉用9％-12％Cr钢，主要的要求包括蠕变强度和运行温度下的组织稳定性、高的Ac1温度、良好的焊接性能和低的IV型裂纹敏感性、抗蒸汽氧化能力、疲劳性能等。
1.1 成分组织9％-12％Cr钢的典型化学成分见表1。
P91是一种改良的9CrMoVNbN钢，具有优异的综合性能，自20世纪80年代在美国问世以来，在亚临界和超临界机组中得到了广泛应用，其最高使用温度为593℃，一般用于温度小于580℃的厚壁蒸汽管道和联箱。
P92、E911(P911)和P122(HCM12A)是在9％-12％CrMoVNbN钢的基础上开发的三种新型马氏体耐热钢，通过添加W 取代部分Mo来提高高温强度，其Mo当量（Mo+0.5W）在1.5％左右。
前两种为9%Cr钢，其中E911钢含W 1.0％，P92钢含W 1.8％； P122钢 Cr含量为12%，含W 2.0％，由于Cr含量比较高，为了避免出现δ马氏体，加入了1% 左右的Cu来降低Cr当量。
金属的强化方法及机理
把某一成分的合金加热到固溶度曲线以B元 素析出，得到过饱和α固溶体，这就是固溶处理。
经固溶处理后的合金在室温下放置或加热到低于溶解度曲线的某 一温度保温，合金将产生脱溶析出，即B将以新相的形式从过饱和 α相中弥散析出，这个过程即是时效。通常将在室温下放置产生 的时效称为自然时效；将加热到室温以上某一温度进行的时效称 为人工时效。
金属材料经冷塑性变形后，其强度与硬度随变形 程度的增加而提高，而塑性、韧性则很快降低的 现象为加工硬化或形变强化。
例如：自行车链条板(16Mn钢板)
原始厚度3.5mm
150HB
五次冷轧后1.2mm 275HB
b=520MPa b>1000MPa
又如：冷拔高强度钢丝和冷卷弹簧是利用加工变 形来提高他们的强度和弹性极限；坦克和拖拉机 的履带、破碎机的颚板以及铁路的道叉等也都是 利用加工硬化来提高他们的硬度和耐磨性的。
实验证明，金属的屈服强度与其晶粒尺寸之 间有下列关系：
σs=σ0+ K/d1/2 此式称为霍耳-配奇公式。
式中：σ0 ——为常数，相当于单晶体的屈服强度； d——为多晶体中各晶粒的平均直径； K——为晶界对强度影响程度的常数， 与晶界结构有关。
σs ——开始发生塑性变形的最小应力
细晶强化机制：晶界是位错运动过程中的障碍。 晶界增多，对位错运动的阻碍作用增强，致使位 错在晶界处塞积（即位错密度增加），金属的强 度增加；在单个晶粒内部，塞积的位错群的长度 减小，应力集中较小，不足于使位错源开动，必 须增加外力。
2、加工硬化机制
金属的塑性变形是通过滑移进行的。在塑性变形 过程中，由于位错塞积（位错运动过程中遇到障 碍受阻）、位错之间的弹性作用、位错割阶等造 成位错运动受阻，从而使材料的强度提高。
1.2 第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化
2、影响塑性的因素
溶质 原子
↓ 韧性，间隙溶质原子 > 置换溶质原子。
晶粒 度
第二 相 杂质
细晶既↑σS，又 ↑ 韧性 → 最佳组织因素。
K↓韧性。K 小、匀、圆、适量 → 工艺努力方向。
杂质往往是形变断裂的孔洞形成核心， → 提高钢的冶金质量是必须的。
3、改善钢韧性的途径
1.改善延性断裂的途径 2.改善解理断裂抗力的途 径 3.改善沿晶断裂抗力的途径
锰对钢γ区的影响
铬对钢γ区的影响
3、对γ-Fe区的影响
A形成元素Ni、Mn等使γ-Fe区扩大→钢在室 温下也为A体 — A钢； F形成元素Cr、Si等使γ-Fe区缩小→钢在高 温下仍为F体 — 铁素体钢。
二、 合金钢的加热A化
α+ Fe3C (或 K) →
γ
α→γ： 需要Fe重组和 C扩散
Fe3C或K：需要溶解于γ
s 0 Ks d
著名的Hall-petch公式 式中，d为晶粒直径，Ks为系数
1/ 2
机理
晶粒越细 → 晶界、亚晶界越多→ 有效 阻止位错运动，产生位错塞积强化。
效果
↑钢的强度，又↑塑性和韧度 这是最理想的强化途径.
3、第二相强化
表达式
P K P
1
机理
微粒第二相钉扎位错运动→强化效果 主要有切割机制和绕过机制。在钢中主 要是绕过机制。 两种情况：回火时弥散沉淀析出强化， 淬火时残留第二相强化。 有效提高强度，但稍降低塑韧性。
效果
提高强度，降低塑韧性
固溶强化的规律
（ 1）溶质元素在溶剂中的饱和溶解度愈小，其固溶 强化效果愈好。
置换元素对α-Fe屈服强度的影响
固溶强化的规律
9Cr和12Cr钢的发展
9Cr和12Cr钢的发展
最早的9Cr1Mo钢于1936年开发成功，比2.25Cr1Mo 钢材抗腐蚀性更强。
最初应用于英国原子能项目中高级气冷反应堆，主要用于小管，工作温度550 ℃，运行良好。
在50年代后期首次研制开发了9Cr2MoNbV钢，这种钢的铁素体含量高达40%，强度较高，常用于过热器管。
然而由于铁素体含量高，在约550 ℃运行时随着析出相的迅速增加，变得很脆，甚至产生低塑性断裂。
91钢材料开发工作始于1974年，当时美国快速反应堆计划需要一种高强的铁素体钢，于是在美国能源部的支持下展开了研究。
随着研究的深入，产生了100种钢材成份，经检验，获得了一种高韧性和高强度的理想成份。
这种钢可以用于热交换器及联箱，它具有高蠕变强度的优点，使得它比其它低合金CrMo钢断面尺寸小，这样可以减小疲劳裂纹倾向，并且节约15%～30%的费用。
91钢是一种典型的9Cr1MoNbVN钢。
它具有理想的物理、化学综合性能，同时还具有很好的物理冶金性能。
和同级别的奥氏体不锈钢相比，它具有组织稳定性、高抗应力腐蚀性、高的热传导性和低的温度膨胀性。
在奥氏体适用的位置，它同样能够适应。
9-12%Cr马氏体耐热钢的焊接质量控制
July. 25, 2005, Xi’an, China
TPRI
服役期间冲击功的变化
• • • • P122：100－125J P92： 150J E911：180J P91： 240J 运行1万小时后 运行 万小时后40J 万小时后 运行后70J 运行后 运行后60J 运行后 运行后180J 运行后
July. 25, 2005, Xi’an, China
TPRI
焊接工艺的探讨
• 工艺1：焊道宽、焊接电流偏上限、焊接速度高； • 工艺2：焊道偏窄、薄、焊接电流偏下限，但焊接速度低。 （相对1而言）
July. 25, 2005, Xi’an, China
TPRI
焊接过程中的自回火
July. 25, 2005, Xi’an, China
9-12％Cr钢的组织特点
July. 25, 2005, Xi’an, China
TPRI
微观组织
July. 25, 2005, Xi’an, China
TPRI
运行组织稳定性
• 位错密度的降低； • E911、P92、P122由于含W，容易析出 Fe2W Laves相； • P122 中的Cu促进Laves相的析出； • 蠕变中后期Z相Cr(Nb,V)N析出； 稳定性：P91>E911>P92>P122
含W钢的冲击功在一万小时内下降显著，之后趋于 钢的冲击功在一万小时内下降显著， 稳定，对母材尚能满足使用要求。 稳定，对母材尚能满足使用要求。对焊接接头需要 有一定的储备。 有一定的储备。
July. 25, 2005, Xi’an, China
TPRI
马氏体耐热钢的焊接
• F11、F12本身成分设计上有缺陷，导致焊接 困难； • 后续的9-12％Cr马氏体钢通过合金成分优化 焊接性能有较大幅度的改善； • P91国内已经应用10余年，在其焊接方面已 经积累了丰富的经验； • 《T91/P91钢焊接工艺导则》是国内P91钢的 焊接技术的里程碑。
《12%Cr耐热钢微观组织与力学性能研究》范文
《12%Cr耐热钢微观组织与力学性能研究》篇一一、引言随着工业技术的快速发展，耐热钢因其出色的高温性能和良好的机械性能，在航空、能源、化工等领域得到了广泛应用。
其中，12%Cr耐热钢以其卓越的耐热性能和抗氧化性能，在高温环境下具有重要应用价值。
本文旨在研究12%Cr耐热钢的微观组织与力学性能，为进一步优化其性能和应用提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 材料制备本实验所采用的12%Cr耐热钢通过真空感应熔炼法制备，经过均匀化处理和热轧、冷轧等工艺流程，最终得到所需厚度的钢板。
2. 实验方法（1）微观组织观察：采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察材料的微观组织。
（2）力学性能测试：进行拉伸试验、硬度测试和冲击试验等，以评估材料的力学性能。
（3）化学成分分析：采用光谱分析仪对材料进行化学成分分析。
三、微观组织研究1. 晶粒形貌通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察发现，12%Cr耐热钢的晶粒形貌呈等轴状，晶界清晰可见。
在高温下经过热处理后，晶粒尺寸明显增大，但依然保持了良好的等轴状形态。
2. 析出相分析透射电子显微镜观察结果显示，12%Cr耐热钢中存在大量的析出相，主要为M23C6型碳化物和Cr基的金属间化合物。
这些析出相的分布较为均匀，有效地提高了材料的强度和硬度。
四、力学性能研究1. 拉伸性能拉伸试验结果表明，12%Cr耐热钢具有较高的抗拉强度和屈服强度。
随着温度的升高，材料的拉伸性能有所降低，但依然保持了较好的强度水平。
2. 硬度与冲击韧性硬度测试显示，12%Cr耐热钢具有较高的硬度值。
冲击试验结果表明，材料在低温下仍具有良好的冲击韧性。
五、结果与讨论通过对12%Cr耐热钢的微观组织和力学性能进行研究，发现该材料具有以下特点：1. 晶粒呈等轴状，晶界清晰；经过高温处理后，晶粒尺寸增大但依然保持良好形态。
2. 存在大量的M23C6型碳化物和Cr基金属间化合物析出相，这些析出相的均匀分布有效地提高了材料的强度和硬度。
09Cr2AlMoRe与08Cr2AlMo综合性能比较
09Cr2AlMoRe与08Cr2AlMo综合性能比较一、概述12Cr2AlMoV钢材经工业化应用，证明在低温H2S-HCI-H2O系统、低温H2S-HCN-H2O系统以及低温H2S-HCN-CO2-H2O系统中，与碳钢和一般不锈钢相比，具有更优异的抗应力腐蚀性能。
12Cr2AlMoV主要利用铬、铝、钥的综合抗腐蚀能力增加其整体抗腐蚀效果，同时钢中添加一定的钒(0.05%~0.15%)，以增加其钢材的机械性能，细化和强化钢中的晶粒，固溶碳分子的析出，进一步改善和增强12Cr2AlMoV的抗腐蚀能力。
但其焊接性能差，冷弯硬度高，不利于换热器管束的制造和使用。
另外，由于12Cr2AlMoV钢种研制完成后只能在原上钢三厂生产板材，其使用范围受到了较大的限制。
在这种情况下，江阴兴澄钢管有限公司在抗H2S应力腐蚀用钢12Cr2AlMoV 基础上开发了新钢种08Cr2AlMo，它保留了12Cr2AlMoV耐腐蚀性能，去掉了钢中的V元素，改善了焊接性能，于1999年初研制成功并投放中石化应用。
1999年8月获得了由全国压力容器标准化技术委员会、国家技术监督局颁发的技术评审证书，2000年度获国家新产品奖，2001年9月通过中石化《换热器用防腐蚀新钢种08Cr2AlMo的开发研制应用》技术鉴定，2001年12月获冶金产品实物质量金杯奖。
另外，湖北长江石化和深圳润之达科技开发有限公司合作，也是在抗H2S应力腐蚀用钢12Cr2AlMoV基础上开发了新钢种09Cr2AlMoRe，它在去掉12Cr2AlMoV 中的钒以后对其化学成分进行了重组，用性能极好的稀土(RE)元素代替钒(V)。
稀土(RE)元素具有钒(V)元素在钢中的所有优点：即细化晶粒、对其它化学元素起固溶作用。
同时，稀土在炼钢中还能起脱氧和脱硫的作用，钢材在通过精炼后硫(S)的杂质含量能够进一步降低，提高了钢材抗湿H2S应力腐蚀开裂的能力。
另外，在Fe-Cr-AI合金中添加稀土，提高了钢的强度、塑性、韧性、耐蚀性及抗氧化性，同时亦改善了焊接性能，其可焊性较好。
铁素体型耐热钢发展主要分为四个发展阶段
铁素体型耐热钢发展主要分为四个发展阶段在1960～1970年代EM12、HCM9M、HT9、HT91等9～12％Cr钢对于亚临界机组的发展有很大贡献。
直到1970～1985年期间，T/P91、HCM12和HCM2S提高了钢的持久强度、可焊接性等，机组蒸汽温度提高到593℃以上，保证了超临界机组的运行和超超临界机组的试验建造。
1985年以后开发了T92（NF616）、E911和HCM12A（T/P122）。
由于进一步增加W、Mo、Cu等强化元素，钢的持久强度提高，机组的蒸汽温度提高至600℃以上，这样保证了超超临界机组的成功运行。
由于铁素体钢导热性好，热膨胀系数小，钢的热疲劳抗力比奥氏体钢好。
同时，铁素体耐热钢焊接性好，与其它铁素体钢的焊接属于同种材料焊接，焊接接头性能稳定，成本比18-8奥氏体钢低。
由于这些优点，世界各国都大力研究发展铁素体耐热钢。
近年来，通过加入3W-3Co及B、Ta、Nd等元素进一步强化发展了NF12，SA VE12等新型耐热钢，可望满足650℃蒸汽温度参数使用。
奥氏体耐热钢主要用于过热器和再热器的高温段管道，其的特点是持久强度高、抗氧化和抗腐蚀性能优越，使用温度比铁素体钢高。
可以大致分成四类，即15Cr-15Ni型、18-8型、25Cr-20Ni型和高Cr合金型。
15Cr-15Ni型有17-14CuNb、Esshete1250、TempaloyA-2等；18-8型有TP304H、TP321H、TP316H、TP347H、TP347HFG、Super304H、TempaloyA-1等；25Cr-20Ni型有TP310、TP310NbN（HR3C）、NF707、NF709、Alloy800H、TempaloyA-3、SA VE25等；高铬合金型有CR30A、HR6W、Inconel617、Inconel671，Inconel740等。
耐热钢的基体组织和析出相的稳定性是其高温性能的基础，铁素体耐热钢和奥氏体耐热钢的组织特征。