12Cr1MoV耐热合金钢广泛应用于热电厂主蒸汽管线等主要部件。由于材料长期处于高温、高压等恶劣环境条件下,材料性能退化和时效是不可避免的。本文通过采取金相分析、晶粒尺寸分析、显微硬度分析、扫描电镜、能谱分析、透射电镜等实验手段研究了在实验室经高温时效处理的12Cr1MoV耐热合金钢和不同服役运行时间的12Cr1MoV耐热合金钢管的微观组织结构、力学性能变化,并进行了高温持久实验,进行了寿命预测。12Cr1MoV耐热合金钢为马氏体高铬耐热钢,通过对该钢高温时效处理样品、不同服役运行时间的管线样品和高温持久试验样品的研究发现该钢在高温下的组织结构的演变和性能劣化的机理。研究表明,温度、应力、时间都对该钢有重要影响。该钢在较高温度下长时间保持或在高温下长期服役,没有发生再结晶现象,证明该钢在高温下有较高的组织稳定性。在高温下或在高温及应力的长期联合作用下,显微组织结构会发生退化,特别是碳化物的数量、形态、分布发生了较大变化,另外还有马氏体结构和位错亚结构也发生变化。还会发生固溶体与碳化物相之间合金元素重新分配,会导致固溶体合金元素贫化的现象。采用测量显微硬度的方法,来检验材料性能的变化,从而也验证显微组织结构分析的正确性。分析讨论的结果表明,高温长期时效后该钢力学性能的劣化是温度、应力、时间等对材料各个结构层次造成退化的综合效应。通过持久强度试验,外推持久强度极限,进行了寿命预测,对寿命预测的可靠性进行了分析。