铁素体/马氏体（F/M）热阻钢因其优异的高温热性能和机械性能，被认为是化石燃料和核电站中关键结构部件（如管道和管材）的理想材料[1,2]。其层状结构（包括包块、块状组织和板条状组织）以及高位错密度有助于其优异的蠕变抗力[3]。此外，位于晶界的M23C6碳化物施加了泽纳压力，有效抑制了晶界的迁移[4]。
含有完全马氏体基体的低硅F/M钢的蠕变行为已得到广泛研究。在蠕变过程中，M23C6碳化物的粗化降低了钉扎效应，导致从板条状晶粒转变为亚晶粒[5]。这些亚晶粒的晶界密度和位错密度低于板条状晶粒，最终导致宏观性能下降[5]。蠕变通常分为三个阶段，其中第三阶段与这种性能退化密切相关[6]。经常观察到蠕变速率与应变呈线性关系[7,8]，表明机械性能的退化与应变的演变密切相关。
多项研究探讨了蠕变微观结构与应变之间的关系。Dudova等人报告称，在650°C下蠕变过程中，随着应变的增加，沉淀物尺寸、板条宽度以及位错间距增大[5]。在其他F/M钢（如9Cr-3W-3Co-VNb和P91）中也观察到了类似现象[9,10]。Abe提出，蠕变速率不仅取决于基体中位错的运动，还取决于9%Cr F/M钢中板条状和块状晶界处位错的湮灭[9]。Wang等人也观察到严重的位错湮灭现象，这是由于板条状晶粒向亚晶粒转变过程中的晶界迁移所致[11]。需要注意的是，这些研究中的应变效应与蠕变时间密切相关。只有少数研究人员通过分析无应变区域和有应变区域的蠕变样品来分离应变效应。Mishnev等人发现，在相同的蠕变时间内，无应变区域的位错密度较低、板条宽度较宽、颗粒较大，表明应变对这些特征有促进作用[12]。Fedorova等人进一步证明，无应变区域的沉淀物粗化速度比有应变区域更快[13]。然而，无应变区域的应变相对较低，仅分析无应变区域和有应变区域的研究无法揭示不同应变水平下的微观结构演变。为了解决这一问题，本研究调查了有应变区域（无应变）、无应变区域（低应变）和颈缩区域（高应变）三个区域，以系统评估应变的影响。
最近，为了满足高耐腐蚀性的需求，开发了新的高硅含量（≥1.0 wt%）F/M钢[14,15]。作为铁素体稳定元素，硅促进了富含硅的热阻钢（SEHR steel）中双相马氏体-铁素体微观结构的形成[16]。铁素体对蠕变的影响尚未完全阐明，且不同研究结果之间存在不一致性。Mandziej等人观察到铁素体中提前形成了蠕变空洞和裂纹，从而降低了蠕变性能[17]。Shaw等人也报告称，在短蠕变时间内，铁素体对蠕变强度有轻微但不利的影响。然而，在长时间内，他们发现铁素体含量的增加提高了蠕变强度，这归因于铁素体内的密集沉淀物[18]。研究人员认为，铁素体的影响与其含量和形态密切相关[19,20]。因此，通过优化铁素体来提高F/M钢的蠕变抗力需要对其在蠕变过程中的演变及其相对于马氏体的独特行为有基本的理解。然而，铁素体和马氏体在蠕变过程中的各自作用仍不清楚。
尽管低硅F/M钢在蠕变过程中的马氏体演变已得到广泛研究，但高硅钢中的演变研究相对较少。Aghajani等人报告称，硅含量的增加可能促进了Laves相的沉淀和生长[21]。Isik等人观察到在M23C6生长过程中硅原子的排斥作用[22]。这些分析表明，沉淀物的演变可能与低硅钢不同。此外，有研究表明高硅会增加位错运动的摩擦力[2013 Caillard ACTA]，这可能使高硅钢中的位错演变复杂化。本研究对沉淀物和位错的演变进行了统计分析并进行了讨论。
本研究重点关注了SEHR钢在650°C和700°C下不同应变作用下马氏体和铁素体的微观结构演变。其特征包括亚结构（亚晶粒和晶界）、位错、沉淀物以及织构。详细讨论了温度和应变对M23C6和Laves相的影响。重要的是，我们指出了应变与亚晶粒形成之间的关系，并进一步阐明了马氏体和铁素体中亚晶粒形成的不同机制。这些讨论为提高双相F/M钢的蠕变性能提供了见解。
