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低镍奥氏体不锈钢利用Mn与N代替镍,大大降低了其生产成本并节约了镍资源。因此,广泛运用于能源、化工、石油、宇航、食品、轻工、生物工程等众多领域。这种钢的成分与传统的Cr-Ni系奥氏体不锈钢不同,其连铸坯在粗轧过程中容易出现表面裂纹、边部裂纹、边部损伤等成形质量不好的问题。铸坯壳层的热塑性直接影响着热变形过程中裂纹的产生,而变形局部化的较早发生必然影响其表面质量。由于不锈钢的凝固模式决定其热塑性,本文首先研究了连铸坯壳层的显微组织以及凝固模式。然后,在Thermorestor-W热/力模拟机上,对取自Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢连铸坯壳层不同深度区域的小型试样进行高温拉伸试验,研究了其热塑性与高温变形特性。变形温度为950-1200℃,温度间隔50℃,应变速率为0.12s-1。另外,通过设计熔炼试验调整了Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢中B或N含量,从而改变其显微组织与凝固模式,为提高这种钢连铸坯的热塑性提供理论参考。对Cr15Mn9Cu2Ni1N连铸坯的显微组织进行分析,为了对比,同时分析了Cr17Mn6Ni4Cu2N连铸坯的显微组织。结果表明：Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢壳层d<27mm区域的显微组织由残留δ铁素体、奥氏体基体与较亮的通道状奥氏体组成；而距离表层表面27mm左右区域通道状奥氏体消失,这种钢的凝固模式为FA模式。Cr17Mn6Ni4Cu2N不锈钢的显微组织仅由残留δ铁素体与奥氏体基体组成,其凝固模式为FA模式。Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢铸坯壳层冷却速度达到2℃/s时,出现了通道状奥氏体。随着冷却速度升高,通道状奥氏体不断增多。随着冷却速度降低,连铸坯上δ铁素体的形态分别为骨架形,侧板条状和蠕虫状。冷却速度变化,没有改变这两种钢的凝固模式。研究Cr15Mn9Cu2Ni1N奥氏体不锈钢铸坯壳层的热塑性,结果表明：变形温度高于1050℃时,表层试样的断面收缩率较低,由表及里逐渐增加,在距壳层表面27mm左右处达到最高；变形温度低于1050℃时,壳层各深度区域断面收缩率变化不大。结合铸坯各区域显微组织分析认为,由于高的冷却速度,枝晶间的剩余液相冷却得到奥氏体。这种由液相中直接得到的奥氏体在壳层表层最多,使得壳层表层的热塑性在高温时有所降低；由于铸坯芯部为粗大的等轴晶,其热塑性低于壳层。研究Cr15Mn9Cu2Ni1N奥氏体不锈钢铸坯壳层的高温变形特性,结果表明：试样在发生颈缩之前,要经历均匀变形和扩散颈缩变形两个过程,二者都使试样变形区获得均匀的宏观变形形貌。均匀变形阶段的强化效应主要靠应变强化；扩散颈缩阶段应变速率强化起主导作用。随变形温度升高,尤其高于1100℃时,这种钢的应变速率强化效应增强,推迟了最终变形局部化的发生,从而获得较大的延伸率。熔炼实验结果表明：B含量在59-140ppm范围内,试样的显微组织主要由网状铁素体、奥氏体基体与较亮的通道状奥氏体组成,其凝固模式为FA模式。随着B含量增加,铁素体数增多,而通道状奥氏体不断减少。N含量在0.1428-0.1596%范围内,试样的显微组织主要由网状铁素体,奥氏体基体与通道状奥氏体,其凝固模式为FA模式。随着N含量增加,通道状奥氏体增多,晶粒明显细化。其铁素体数均比不调整N含量试样的铁素体数减少一半。