在现有21-4N钢的生产基础上，采取添加稀土等元素的微合金化技术研制开发了新型奥氏体气阀钢21-4N+RE。本文探讨了热处理工艺对新钢种的组织和性能的影响，得到了最优的热处理工艺。同时在此基础上，对比4Cr9Si2，21-4N，6Cr21Mn10MoVNbN等牌号的气阀钢，对其常温和高温下的性能进行了深入研究，并运用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段，研究试验钢的显微组织，析出相的组成，分析微量元素的作用机理。 热处理试验结果表明：随着固溶温度的升高，试验钢晶粒尺寸增大。21-4N+RE钢的晶粒粗化温度为1150℃。试验钢的洛氏硬度、强度、塑性和韧性随固溶温度的升高而下降。当固溶温度高于1150℃，试验钢的洛氏硬度、强度、塑性和韧性随固溶温度的升高而下降的幅度较大。固溶时间对显微组织的影响比固溶温度要小的多。随着时效温度的升高，试验钢硬度，抗拉强度呈现先升后降的趋势。随着时效时间的延长，析出物数量略有增加，析出相尺寸也略有增大。 综合考虑试验钢的显微组织和性能以及工艺的宽容性，推荐新型奥氏体气阀钢21-4N+RE最佳的热处理工艺为：固溶温度1100℃-1150℃，固溶时间30min-60min，水冷：时效温度760℃-800℃，时效时间6h-9h，空冷。 微观分析表明：试验钢中析出相主要为M<,23>C<,6>。固溶温度在1200℃保温45min(水冷)，时效温度在780℃保温6h(空冷)时，21-4N+RE晶界处发生了由不连续脱溶机制控制的胞状分解，形成由γ+M<,23>C<,6>层状组织；随着时效温度的提高，层状组织逐渐增多。 高温试验结果表明：稀土元素对奥氏体气阀钢21-4N的强度提高作用有限，对高温拉伸伸长率，断面收缩率以及冲击韧性的影响稍大。 在优化的热处理工艺的基础上，对比新钢种21-4N+RE和4Cr9Si2，21-4N，6Cr21Mn10MoVNbN等牌号的气阀钢，结果表明：新型奥氏体气阀钢21-4N+Re具有良好的强度和韧塑性的结合。