13Cr4Ni马氏体不锈钢经合理的正火+两相区回火热处理后，可获得弥散分布在回火马氏体基体中的逆变奥氏体组织，逆变奥氏体的出现能够有效改善13Cr4Ni马氏体不锈钢的强度和塑韧性的匹配。因此，各国学者对其产生机制以及能够稳定存在于室温甚至更低温度的原因进行了相关的研究。然而，目前关于逆变奥氏体的研究多集中在逆变奥氏体的产生机制上，而关于逆变奥氏体的稳定性机制及其对材料性能的作用机制的研究不足。本课题通过实验和晶体塑性有限元模拟(Crystal plasticity finiteelement method)相结合的研究方法，以13 Cr4Ni马氏体不锈钢中逆变奥氏体为研究对象，从热处理角度研究逆变奥氏体的热稳定性，并在此基础上借助同步辐射高能X射线衍射技术进行原位拉伸实验，原位观察分析变形过程中逆变奥氏体和回火马氏体基体微观力学行为，然后结合逆变奥氏体的相变特点探讨13Cr4Ni马氏体不锈钢中形变诱导马氏体相变机制，并且分析逆变奥氏体对材料性能的作用机制，最后结合实验和晶体塑性有限元模拟分析逆变奥氏体的机械稳定性。论文的主要研究工作和结论包括:　　1、分别从回火温度、回火保温时间，以及回火冷却速率对13 Cr4Ni马氏体不锈钢中逆变奥氏体含量影响的角度，研究了回火过程中逆变奥氏体的热稳定性。发现随着回火温度的升高、回火保温时间的延长、以及回火冷却速率的加快，逆变奥氏体体积分数变化均呈现先增后减的抛物线特征;通过SEM、TEM观察13 Cr4Ni马氏体不锈钢组织随着回火保温时间延长的演变，发现随着回火保温时间的延长，逆变奥氏体的形貌特征由最初的细条状球化成小块状，同时伴随着逆变奥氏体内M23C6型碳化物的析出长大;研究表明，M23C6型碳化物的析出长大消耗了逆变奥氏体的一部分碳含量，导致逆变奥氏体的热稳定性下降，同时回火保温时间的延长导致的逆变奥氏体的球化和回火马氏体基体强度的降低，共同降低了回火冷却过程中逆变奥氏体向马氏体相变的阻力，从而也导致了逆变奥氏体热稳定性下降。　　2、研制了适合上海同步辐射光源的小型原位拉伸装置，通过同步辐射高能X射线衍射原位研究了室温单轴拉伸过程中逆变奥氏体的形变诱导相变过程。研究发现，13 Cr4Ni马氏体不锈钢中逆变奥氏体的形变诱导马氏体相变在宏观尺度上开始于材料的弹性阶段，而在微观尺度上，开始于逆变奥氏体的屈服，因此，在微观尺度上属于应变诱导相变。同时，基体回火马氏体的屈服会导致逆变奥氏体中塑性变形增加，增加了形核位置，从而加快逆变奥氏体的相变速率。　　3、通过合理的热处理制度制备不同逆变奥氏体体积分数的样品，通过同步辐射X射线衍射原位室温单辅拉伸试验研究了逆变奥氏体改善13Cr4Ni马氏体不锈钢强度和塑性匹配的TRIP效应。研究表明应变诱导马氏体相变的发生引起了回火马氏体基体位错密度的提高，强化了加工硬化行为，有效提高了13Cr4Ni马氏体不锈钢的韧塑性，揭示了逆变奥氏体的TRIP效应对材料性能的作用机制。　　4、通过同步辐射X射线衍射原位室温单轴拉伸试验分别研究了回火马氏体基体强度、应变方式和化学成分对逆变奥氏体机械稳定性的影响。发现，回火马氏体基体强度的提高，增大了逆变奥氏体向马氏体的相变阻力，进而显著提高了逆变奥氏体机械稳定性;形变过程中随着应变的增加逆变奥氏体内形成更多的相变形核位置和晶胚，从而促进相变的发生，促进了逆变奥氏体的形变诱导马氏体相变;逆变奥氏体内C和Ni含量越高，应变诱导马氏体相变的临界驱动力越大，逆变奥氏体的机械稳定性越高。　　5、使用同步辐射X射线衍射原位室温单轴拉伸试验成功测定出13Cr4Ni钢中回火马氏体基体和逆变奥氏体的本构参数，建立了包含逆变奥氏体相变模拟的晶体塑性有限元模型。使用该模型模拟计算13 Cr4Ni马氏体不锈钢中逆变奥氏体和马氏体基体的微观力学行为，以及逆变奥氏体的形变诱导马氏体相变，计算结果与实验结果匹配良好;借助晶体塑性有限元模型分析了逆变奥氏体的形貌尺寸、位向关系、分布位置三个因素对其机械稳定性的影响。结果表明，13C r4Ni马氏体不锈钢中块状逆变奥氏体在机械稳定性上要高于细条状逆变奥氏体。