截止至2014年12月31日,在我国的能源结构中火力发电仍占据总装机量的67.41%,所以,作为能够快速高效提升我国火力发电效率的直接途径,提升超临界机组的蒸汽参数这一技术手段具有非常重大的现实意义,而实现这一突破的重要准备工作之一就是超临界机组耐热材料的研制。而对于超临界机组来说,最重要的耐热材料之一就是耐热钢,本文的核心就是设计一种新型的、能够长时间在650℃甚至更高温度的服役条件下工作的马氏体耐热钢,以达到改良超临界机组蒸汽参数的目的,本文设计耐热钢主要针对燃气轮机的主轴及轴承用钢。本文以20-25%Co马氏体钢代替传统的9-12%Cr马氏体钢,碳含量低于0.01%,设计的核心思路是以AB₃型金属间化合物析出相——本文中具体指Ni₃Ti——来代替传统马氏体耐热钢中的M₂₃C₆和MX析出相。在对钢铁进行热处理之后,本文通过XRD、SEM扫描电镜和TEM透射电镜等手段,研究分析了Fe-Ni-Co-Mo成分合金在时效处理之后的显微组织,尤其关注了在该体系耐热钢中晶内析出的AB₃型金属间化合物的析出行为。同时,探究了合金元素钴Co和鉬Mo的含量对该钢铁析出行为的影响,并对各个处理工艺的样品进行了室温下和高温下的力学性能测试,结果表明该耐热钢具有杰出的应用潜力。