Cr-Mn-N奥氏体耐热不锈钢以Mn、C、N等奥氏体形成元素完全或部分替代昂贵的Ni元素，大幅降低合金成本的同时，可以获得良好的综合力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性。因此，该类钢种被认为具有广阔的应用前景，一直备受关注。本文设计了一系列新型Cr-Mn-N奥氏体耐热钢，研究了这些耐热钢中析出相的演化规律，探讨了析出相的析出机制及其对力学性能、耐蚀性能及抗高温氧化性能的影响，绘制了新型耐热钢的热加工图，确定了最佳热变形工艺参数。在此基础上，研制出低成本、长寿命新型耐热钢链篦机关键部件，为其工业化生产提供了有力的技术支撑。主要研究内容包括:　　(1)结合热力学计算和实验研究，设计了一系列新型Cr-Mn-N奥氏体耐热不锈钢。组织分析与力学性能测试结果表明，1150℃固溶处理后，新型耐热钢的组织为奥氏体和晶内弥散分布的第二相，具有较高的高温强度和良好的室温冲击韧性。　　(2)利用热分析软件和微观分析方法，研究了新型Cr-Mn-N耐热钢在600～1000℃温度范围内时效过程中析出相的析出特征及其对材料性能的影响。研究结果表明，新型耐热钢中主要的时效析出相为富Cr的M23C6型碳化物。碳化物优先在晶界、孪晶界和位错上形核。随着时效温度的升高和时效时间的延长，其析出序列为:晶界膜状→胞状组织内层片状→晶内颗粒状。此外，M23C6的析出对新型耐热钢具有一定的强化作用，但晶界的连续膜状碳化物会显著降低新型耐热钢的室温韧塑性和抗晶间腐蚀性能。　　(3)通过氧化增重和微观分析方法，研究了新型Cr-Mn-N耐热钢在1000℃静止大气环境中的恒温氧化行为。结果表明，新型耐热钢的氧化动力学符合抛物线规律，其氧化过程可分为三个阶段:(Mn，Cr)2O3混合氧化物的形成阶段，MnFe2O4尖晶石氧化物的形成阶段和(Mn，Cr)2O3氧化物的生长阶段。同时，在氧化膜与基体界面发生了Si的内氧化现象，内氧化产物SiO2优先沿晶界向基体内部生长。晶界上连续分布的膜状M23C6对SiO2的长大具有一定的抑制作用。　　(4)采用Gleeble热模拟压缩实验，研究了在950～1200℃温度范围内和0.005～5s-1应变速率条件下，新型Cr-Mn-N奥氏体耐热钢的热变形特征。真应力-真应变曲线显示，随着变形温度的降低和应变速率的增加，新型耐热钢的流变应力不断增大。利用Arrhenius双曲正弦模型，推导出了新型耐热钢的热变形方程，确定了材料结构因子A、应力指数n和热变形激活能Q分别为6.27×109、3.96和325 kJ/mol。结合动态材料模型和连续失稳判据，绘制了新型耐热钢的热加工图，明确了热加工失稳区域。热变形组织分析结果显示，动态再结晶程度和再结晶晶粒尺寸均随变形温度的升高而增大。　　(5)在材料研究的基础上，结合实际工况，开发了新型Cr-Mn-N奥氏体耐热钢链篦机关键部件的生产工艺。通过中频感应炉冶炼、精密铸造、等温快锻及高温固溶处理，研制出的链篦机关键部件，具有良好的高温性能，试用寿命超过15个月，较传统高Cr-Ni耐热钢部件提高近2倍，合金成本降低到高Cr-Ni耐热钢的50％以下。