近年来,随着我国国防工业、高新技术和经济建设重点领域的快速发展,相关行业对于无磁钢的市场需求迅速增长。而Fe-Mn系高锰无磁钢的生产工艺相对简单,成本低廉,性能稳定,具有良好的市场前景。本文结合国家自然科学基金项目“高锰奥氏体无磁钢的退火孪晶形成机理”,以50Mn18Cr4V(以下简称N18)和30Mn20Al4V(以下简称N20)高锰无磁钢为研究对象,通过高温压缩热模拟实验,研究了N18和N20高锰无磁钢的热变形行为,模拟了加热温度和冷却速度对显微组织和硬度的影响,分析了热轧和热处理过程中的组织和性能演变规律,并对N18和N20钢在拉伸变形过程中的变形机理进行了研究。论文的主要工作如下：(1)通过高温单道次压缩实验测定了N18和N20高锰无磁钢的流变应力曲线,研究了N18和N20钢在高温压缩过程中的变形行为、变形组织特点以及组织演变规律,建立了N18和N20钢的高温本构关系,分析了高温变形抗力的影响因素并建立了变形抗力模型。结果表明,N18钢的热变形激活能明显高于N20钢,热变形过程中更不易发生动态再结晶；N18钢在低温低应变速率条件下变形容易导致开裂,在低温高应变速率下变形容易产生流变失稳。(2)通过工艺模拟实验,分析了不同加热温度下N18和N20高锰无磁钢的奥氏体晶粒尺寸和宏观硬度的变化规律,研究了热变形后冷却速度对N20钢的组织演变和宏观硬度的影响。结果表明,当加热温度分别超过1100℃和1000℃时,N18和N20钢保温10min后晶粒开始迅速长大,当加热温度超过120℃时,N20钢晶粒发生异常长大,并且N18和N20钢的宏观硬度随着加热温度的升高而降低；热变形后高温段的冷却速度对于奥氏体的组织形态起到决定性影响,冷却速度越大,奥氏体组织的硬度值越高。(3)利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对N18和N20高锰无磁钢在热轧过程中的显微组织演变进行了研究,测试和分析了N18和N20热轧板的宏观硬度、冲击韧性以及N20热轧板的拉伸性能。结果表明,热轧过程中形成的退火孪晶有助于细化奥氏体晶粒；随着终轧温度的降低,V(C，N)应变诱导析出显著抑制了N18钢动态再结晶的持续发生；N18和N20钢的冲击功整体偏低,N20钢冲击功随温度的降低变化不明显,链状分布的AIN夹杂物恶化了N20钢的冲击韧性。(4)研究了不同固溶处理制度下N18和N20热轧带钢的显微组织演变规律,测试了经过固溶和时效处理的N18和N20钢的拉伸性能,结合扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察,简要分析了N18和N20钢的塑性变形机制,并测量了这两种无磁钢经过时效处理之后的磁导率。结果表明,N18钢在较高的固溶温度和冷却速度下容易发生马氏体相变；N18钢热轧板经过1050℃固溶处理后,生成的再结晶晶粒较为细小,强度较高,经过时效处理后,强度得到进一步提高,但延伸率降低；N20钢经过较高温度固溶处理后,强度大幅下降,延伸率则显著增加；N18和N20钢的塑性变形机制主要为位错滑移和形变孪晶；时效处理后,N18和N20钢具有很低的磁导率,无磁性能良好。