超级奥氏体不锈钢654SMO是一种具有非常优异耐蚀性能和良好综合力学性能的高合金不锈钢,广泛应用于含氯化物及其它恶劣环境中。但是由于合金化程度很高,析出相复杂,导致合金的完全固溶温度较高,组织稳定性和热加工问题非常突出,极大地限制了合金的进一步发展。因此,就654SMO这些问题而展开系统的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。论文通过物理化学相分析、扫描电镜和透射电镜方法研究了654SMO析出行为。结果表明,在高温时效过程中有8种第二相析出,分别为：σ相、Cr2N、μ相、χ相、Laves相、M23C6、M6C和M3C,其中。相和Cr2N为主要析出相。析出总量先随时效温度的升高而增大,在900℃达到最大值,之后随时效温度的升高而减小。利用双道次压缩试验研究了654SMO的形变诱导析出动力学。第二相析出的PTT曲线呈现“驼峰”形特征,在约900℃和1000℃处出现了鼻子点,分别对应于Cr2N和σ相的析出峰。654SMO的晶粒长大动力学研究表明,在高于1150℃的加热过程中,晶粒尺寸随时间的延长呈抛物线型长大,晶粒长大速率随温度的升高而增大,随保温时间的延长而减小。晶粒长大激活能为157kJ/mol.。本文通过引入时间指数对原有晶粒长大数学模型进行修正,得到了一个修正后的预测模型,该模型能够很好描述654SMO在高温加热过程中的晶粒长大行为。高温固溶处理实验表明,254SMO的晶粒抗粗化能力强于654SMO,氮含量的增加弱化了654SMO的抗晶粒粗化能力,254SMO和654SMO的晶粒粗化温度都为1150℃。室温冲击和拉伸实验表明,氮含量的增加提高了654SMO的强度和塑韧性。合金的加工硬化指数随固溶温度的升高而变大；654SMO的加工硬化能力比254SMO强。腐蚀试验表明,氮含量的增加和固溶温度的升高使654SMO耐点蚀性能增强,且在每个固溶温度下其耐点蚀性能都优于254SMO。当固溶温度升高到1200～1250℃,654SMO可以获得优异的组织、力学和耐蚀性能。通过单道次热压缩实验研究了两种不同氮含量的654SMO合金的热变形特性。基于热变形流变应力数据,建立了二者的热变形本构方程。高氮(0.45%N)和低氮(0.41%N)654SMO二者的热变形激活能分别为494kJ/mol和469kJ/mol,说明氮含量的增加显著提高了654SM0的热变形激活能,增大了合金的热变形抗力。基于动态材料模型,建立了654SM0在不同应变下的热加工图。通过对比可知,应变量对能量耗散图中的各区域分布规律没有较大的影响。在热加工图的基础上并结合微观组织观察优化了654SM0的热变形参数。合金的“安全”热加工区随氮含量的增加有所扩大,而塑性流变失稳区缩小。