用于制造乙烯裂解炉管的Cr25Ni35Nb或Cr35Ni45Nb耐热合金常因高碳势、低氧压和高温环境而承受高温氧化损伤、渗碳损伤等失效。本文以Cr25Ni35Nb或Cr35Ni45Nb耐热合金为研究对象,探讨其在高碳势、低氧压和高温的环境下服役中碳的迁移与转化研究,主要研究内容和结论如下:（1）进行了Cr25Ni35Nb和Cr35Ni45Nb合金材料单一氧化试验、预氧化+真空渗碳试验、单一真空渗碳试验与微观组织观测。采用光学显微镜（OM）和背散射扫描电镜（BSE-SEM）,观测试验前后两种材料的微观组织变化情况,讨论渗碳层厚度增长、不同碳化物形貌转变、二次碳化物析出与区域定性分布情况。另外采用EDS进行试样点、线和面扫描,分析晶界与晶内碳化物迁移与转变情况。研究结果表明:渗碳温度增加,渗碳速率增加;预氧化后材料表层破坏较严重,渗碳速率较快;真空渗碳试验中同样条件下Cr25Ni35Nb材料的渗碳层厚度高于Cr35Ni45Nb,渗碳加快了两种材料腐蚀,温度每变化50℃,试样渗碳速率常数增加约1倍。Cr35Ni45Nb材料的抗渗碳性与抗高温氧化性强于Cr25Ni35Nb。（2）Cr25Ni35Nb和Cr35Ni45Nb合金材料进行小冲杆力学性能试验（SPT）。研究结果表明:氧化温度升高,材料机械性能会不断恶化。渗碳后,Cr25Ni35Nb和Cr35Ni45Nb材料断口形貌出现准解理断裂的特征,渗碳在一定程度上加快了裂纹扩展,服役过程中疲劳裂纹会在炉管的内壁处率先出现。（3）计算Cr25Ni35Nb材料与Cr35Ni45Nb材料在1030℃的渗碳增重曲线。基于平衡常数法进行碳迁移与转化模拟,渗碳发生时两种合金材料的晶界处开始有碳化物析出,首先析出MC型化合物,随着碳浓度在奥氏体中不断增加,达到与M₂₃C₆平衡时基体碳浓度时,材料内部有M₂₃C₆型碳化物析出。碳浓度继续变化,直到临近与M₇C₃平衡时基体的碳浓度时,M₂₃C₆型碳化物开始转化为M₇C₃型碳化物,转化完全后直接析出M₇C₃型碳化物。材料内部区域与材料表层区域的Cr元素出现明显的浓度梯度差,Fe元素在晶界处分布明显减少,在晶内分布增加。