通过完成HK-40奥氏体耐热钢及5Cr0.5Mo珠光体耐热钢持久试验数据的概率统计分析，研究了材料高温持久性能评估和寿命预测的可靠性方法。从持久寿命数据的分散性角度，引入Z参数概念，描述材料持久性能偏离主曲线的程度。将参数Z视为随机变量，揭示了材料持久性能存在整体随机性。该参数可应用于任何基于时间—温度参数的寿命预测方法。研究了Z参数的整体统计分布特征，采用极大似然法估计了分布参数，考虑了整体拟合效果、与蠕变断裂失效机制的一致性和尾部预测的安全性三原则，并最终采用柯尔莫哥洛夫一斯米尔诺夫检验法检验所选假设分布的合理性，提出了正态分布是参数Z的良好整体分布。克服了利用单一主曲线评价持久性能时忽略数据分散性的缺点，为耐热钢持久寿命评估方法及其应用，提供了一条较为合理的新思路。对Z的整体分布参数进行了置信区间的估计，根据结果提出以主曲线作为材料在各温度和应力水平下持久性能的平均值。考察了参数Z在不同试验条件下的分布规律，揭示了持久性能分散程度的统计分布演化特征。同时，在考虑材料持久性能分散的基础上，考虑了服役期间由于运行条件或其它因素的变化而引起温度和应力的波动对持久寿命的影响，建立了基于干涉理论的“服役条件—持久性能”可靠性分析模型。采用Monte-Carlo计算机随机模拟方法，对给定条件下材料的持久寿命进行了可靠性预测。得出当温度和应力的提高，或者二者波动幅度加剧时，服役寿命的可靠性会随之下降。由于现有持久寿命预测大多未同时考虑材料持久性能的分散和工作环境在运行过程中的变化，这一模型为持久寿命的评估方法带来了新的课题。