高氮奥氏体不锈钢(以下简称高氮钢)具有高强度、高韧性等优异的力学性能,优良的耐蚀性能和磁性能,通过以氮代镍既能稳定奥氏体组织又能大大降低原材料成本,高氮钢的研究工作受到国内外学者的关注与重视。作为结构材料的高氮钢,工程使用中要承受不同载荷,然而在高温条件下,高氮钢的组织稳定性较差。基于这两点,深入研究高氮钢的力学性能和组织稳定性具有相当重要的意义。本文以铸态0Cr21Mn17Mo2NbN高氮钢为研究对象,对不同热处理条件下高氮钢的拉伸应变硬化行为进行分析,拟合其应变硬化曲线,并分析了拉伸断口形貌;对不同压缩变形量下固溶处理后高氮钢的组织特征进行了分析,探究了其变形特征;研究了高氮钢的时效析出规律,对时效后层片状的析出物进行热处理调整,分析了热处理调整后的组织特征。研究结果表明:(1)固溶态的拉伸试样抗拉强度最高,铸态的次之,而最大总伸长率分别达到了48.7%、46.6%,表现出了很强的塑性变形能力。时效态的试样力学性能最差,最大总伸长率仅为9%。固溶态的应变硬化指数最高为0.83,铸态次之,时效态最低。固溶态高氮钢拉伸断口韧窝特征明显,断裂方式为典型的微孔聚集型断裂,表现出明显的韧性断裂特征;时效态高氮钢的断裂为沿晶断裂,表现出明显的脆性断裂特征;铸态高氮钢的断口为穿晶断裂和沿晶断裂混合断口,断裂类型近似为准解理断裂。(2)固溶态实验钢在压缩变形初期时,主要是以滑移变形为主,滑移主要以单滑移为主。随变形量增加至30%,开始出现孪晶。当变形量增加至40%左右,孪晶局部被滑移线切过。当变形量进一步增加时,位错大量增殖导致孪晶被滑移线切成块状。(3)铸态实验钢经1140℃和10小时固溶处理后,在750℃、850℃、950℃下进行不同保温时间时效处理,然后在1020℃分别保温2小时、4小时后水淬。实相同的保温时效时间内,850℃下析出最为明显。同一时效温度下,随保温时间延长,胞状析出物由晶界向晶内生长,形状呈层片状、条状、短棒状及颗粒状;850℃时效8小时、16小时后经1020℃保温4小时,析出物的球化现象比较明显。随着保温时间延长,硬度不断降低。