Le développement des réacteurs nucléaires de génération IV et des réacteurs à fusion nucléaire requiert l’utilisation de matériaux possédant de bonnes propriétés mécaniques au-delà de 550 °C. En service, ces matériaux seront soumis à du fluage à haute température couplé à des sollicitations cycliques de fatigue. Les aciers martensitiques à 9–12 % Cr sont pressentis pour ces applications; cependant leur comportement en fatigue et fatigue-fluage à haute température est encore insuffisant : la microstructure martensitique grossit et l’acier s’adoucit rapidement. Afin de stabiliser sa microstructure, l’acier commercial P91 a subi un traitement thermo-mécanique incluant du laminage à 600 °C suivi d’un revenu d’une heure à 700 °C. Les observations microstructurales confirment que le traitement thermo-mécanique a conduit à une martensite plus fine, émaillée de nombreux et fins précipités de type MX. Les divers essais mécaniques réalisés prouvent que ces changements ont un effet positif sur les propriétés de l’acier : sa dureté est plus élevée de 100 Hv par rapport à l’acier P91 à réception, et sa limite d’élasticité conventionnelle est supérieure de 430 MPa à 20 °C et de 220 MPa à 550 °C. La durée de vie du P91 optimisé en fluage à 650 °C sous 120 MPa est plus de 14 fois supérieure à celle du P91; et l’essai de fatigue à 650 °C et 0,7 % de déformation totale montre un adoucissement légèrement moins rapide.