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254SMO是一种高合金超级奥氏体不锈钢,钢中含有大量的Cr、Ni和Mo以及适量的N和Cu等合金元素,使其具有优异的抗腐蚀性能和综合力学性能。与常规的奥氏体不锈钢304、316和316L相比,254SMO在氯化物环境中的耐蚀性尤为突出,包括耐点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和一般腐蚀的性能,同时在很多还原性酸介质中耐蚀性也优于其它钢种。所以,254SMO更适合在造纸漂泊处理、海水脱盐处理、热交换处理器和化工废气处理等一些超恶劣腐蚀环境中服役。高合金化的254SMO是比较难熔炼的钢种,易出现偏析、开裂等现象。影响254SMO高温热塑性的内在因素主要有脆性相的析出和冶炼中夹杂物的残留,外在因素包括热变形温度区间和应变速率等。本文通过对254SMO超级奥氏体不锈钢的显微组织、高温析出动力学以及热模拟断裂机制进行基础性理论和实验研究,为254SMO的冶炼、热轧生产工艺提供理论指导。本论文主要内容如下：1、铸态及固溶处理组织：铸态、固溶处理(1250℃,0.5h)试样金相、SEM分析表明,铸态组织中有部分析出相,由于数量少多出现于晶界,且氮含量的不锈钢中析出相少于氮含量低不锈钢。经过固溶处理后组织为单一的奥氏体组织。2、析出相及析出规律：镍、氮含量的增加可提高254SMO不锈钢奥氏体热稳定性,并抑制析出相的析出；1#和2#试样时效处理(温度：950、1000、1050、1100、1150、1200℃,时间：1、3、5h)后金相、SEM、EDS和XRD分析表明,1#试样析出相析出量最多的温度段950℃～1100℃,而2#试样析出相析出量最多的温度段950℃～1050℃,析出相为6相,且随着时效时间的延长析出相的数量增加,由先析出于晶界逐步扩展到晶内。3、热模拟及断口断裂机制：现有热拉伸变形条件下,在1200℃～1250℃时热塑性较好。拉伸断口处SEM和横截面金相组织分析表明,800℃～950℃拉伸时,随着析出相沿晶界的不断析出导致晶界脆化,断裂方式由穿晶向沿晶断裂转变,热塑性指标断面收缩率(Z%)逐渐降低。950℃～1150℃时,处在析出相析出量较多的温度区间,断裂方式为典型的沿晶断裂,断面收缩率在1050℃达到最低值3.96%,该温度下断裂由析出相和夹杂物的共同作用导致沿晶脆性断裂。1150℃～1250℃时,随着析出相析出量的减少和动态再结晶的发生,沿晶断裂现象逐渐消失,断面收缩率开始大幅回升,到1250℃时可达到53.76%。1200℃为发生动态再结晶的最佳温度,该温度下造成断裂的根本原因是夹杂物所致。1200℃～1250℃可作为该钢的热轧温度区间。4、合金元素Mo对不锈钢组织稳定性的影响：Mo固溶于α-Fe和γ-Fe中形成的固溶体,随着Mo含量的增加,体系的稳定性逐渐增强,Mo更容易在α-Fe中稳定存在；Mo容易在铁素体或奥氏体不锈钢的某些界面上偏聚。计算结果解释了实验中Mo为铁素体形成元素以及易于在晶界上富集形成析出相这一现象。