超级奥氏体不锈钢的开发是高品质特种不锈钢的重要研究方向,由于成本上占有优势,常在工业生产中作为钛合金和镍基合金的替代材料。254SMo超级奥氏体不锈钢作为一种合金含量高的超级奥氏体不锈钢,因具备出色的抗腐蚀能力和优异的综合力学性能,被广泛应用于苛刻腐蚀环境中。然而,254SMo热塑性差,变形抗力大,轧制出优质的板材存在一定的困难。为了优化254SMo超级奥氏体不锈钢生产工艺,本文综合考虑轧制中复杂多物理场耦合问题,采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法,对254SMo超级奥氏体不锈钢热变形行为及轧制过程进行了深入研究,为实际热轧生产提供一定的指导。主要研究内容及结论如下:利用等温恒应变速率热模拟压缩实验,获得254SMo超级奥氏体不锈钢在热变形温度范围为900-1100℃、应变速率范围为0.005-5s-1的流变应力数据,分析热变形参数对真实应力-应变曲线的影响规律:流变应力曲线的峰值应力在应变速率较低的情况下,随着变形温度的升高而降低,且流变曲线的单峰特征变得明显。建立了254SMo超级奥氏体不锈钢的高温本构模型,计算得到254SMo超级奥氏体不锈钢的变形激活能为546k J/mol,指数函数形式的本构方程精度可达97.5%。对压缩后254SMo奥氏体不锈钢进行组织分析,254SMo不锈钢流变应力曲线的峰值应力在应变速率较低时随变形温度的升高而降低是因为动态再结晶起主要作用。为获得计算精度高且计算时间短的轧制力计算方法,采用SIMS经验公式计算了254SMo不锈钢板材热轧轧制力;利用ABAQUS软件建立了254SMo超级奥氏体不锈钢三维热力耦合有限元模型,分析轧制过程中的等效应力分布规律,获得了不同轧制工艺参数下轧制力的变化规律;基于有限差分法,建立了考虑辐射、对流、传导等多因素下的板材热轧过程的温度场模型,并以Orowan变形区圆弧状微元体变形为基础,得出了轧制力计算模型。运用C++语言编写程序,开发了基于有限差分方法的254SMo不锈钢板材热轧轧制力、轧制温度的计算软件。通过轧制实验获得254SMo不锈钢板材在30%、35%、40%三种轧制压下率,1150℃、1250℃两种加热制度下的轧制力。通过实测数据和模拟数据的对比可知:ABAQUS模拟计算的轧制力误差在10%以内,具有较高的计算精度,但是计算时间长;SIMS经验公式计算的轧制力误差在20%左右,计算精度较低;基于有限差分法获得的轧制力误差在12%左右。综合考虑误差精度、计算时间、人机交互等,基于有限差分法编制的轧制规程计算软件可以对254SMo不锈钢板材轧制工艺制定提供高效精准的指导。