耐热钢F91经正（淬）火并适当高温回火后，金相组织为细的板条马氏体，通过TEM分析，耐热钢TP91回火板条马氏体板条宽0.2-0.4um，板条内为精细的亚晶结构，并密布位错网络，在马氏体基体内的晶界及晶内弥散分布着碳化物颗粒。

由于热耐钢F91需在高温下长期服役，随着时间的延长，其马氏体板条组织会产生回复，板条宽度会逐渐增大，其基体中弥散分布的碳化物、氮化物、碳氮化物会发生粗化，在高温蠕变过程中位错密度也会降低。组织回复及析出物的长大都会使材料的持久强度降低。在高温下服役大约100h后，其基体中会析出Laves相，Laves相是一种AB2型面心立方结构金属间化合物。细小的Laves相可以起强化作用，但是当Laves相在晶界长大，会使材料的强度和韧性大幅度下降。同时，Laves相是依赖基体中固溶原子的扩散集聚成核长大的，它的形成会减弱这些固溶原子的强化效果，但也有人认为,Laves相本身具有弥散强化作用，Lases相对持久强度的影响应综合考虑，Laves相生成的弥散 强化作用的增强与其引起的固溶强化作用的减弱两种作用的共同结果。

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