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高氮奥氏体不锈钢的力学性能及耐蚀性能等可以很好地满足无磁钻铤的相关要求,在无磁钻铤领域得到了快速推广。我国无磁钻铤用高氮奥氏体不锈钢起步晚,发展滞后。目前,我国广泛使用的无磁钻铤用钢为W1813N和N1310B,其强度、耐蚀性等均不理想,不宜在高腐蚀、硬质地层等恶劣环境下使用,因此开展新型无磁钻铤用高氮奥氏体不锈钢的研究工作具有重大意义。本文利用thermo-calc等相关软件首先对新型无磁钻铤用高氮奥氏体不锈钢进行合理的冶金设计,得到了三种实验钢,2#实验钢成分与1#相比添加了0.5-1.0%的Nb,3#实验钢与1#相比氮含量增加了0.1%。在此基础上利用Leica光学显微镜和S-4300扫描电镜研究了实验钢在不同热加工态的固溶组织及时效析出形貌,并利用wE-300液压拉伸试验机和JBN-300冲击试验机进行室温拉伸和冲击实验,对室温拉伸数据和冲击数据进行分析。对N含量、Nb元素对显微组织、时效析出及力学性能等的影响进行了讨论。通过热压缩模拟实验,对压缩样品的金相组织及力学数据进行分析,获得了3种实验钢的热加工工艺优化方案。N作为间隙固溶元素,更易向晶界等缺陷处偏聚,导致晶界附近成分不均而对晶粒长大时晶界迁移有一定的阻碍作用。Nb在高氮奥氏体不锈钢液态时就与N形成NbN,增加凝固形核点；冷却过程中析出的NbN纳米颗粒对晶界迁移具有明显钉扎作用,因此Nb能明显细化晶粒。此外,形成NbN可降低固溶氮含量,明显抑制时效时Cr2N的晶间析出。2#实验钢冲击韧性偏低,主要原因是高温冶炼过程中形成块状NbN的影响。冶金设计时适量降低Nb含量,或在较低温度浇铸并加快冷凝速率,避免或大量减少块状NbN的形成,可消除其对冲击韧性的影响。通过室温拉伸实验,在几种热加工状态下,1#实验钢Rp0.2≥762MPa,Rm≥988MPa,2#实验钢Rp0.2≥764MPa,Rm≥1006MPa,3#实验钢Rp0.2≥875MPa,Rm≥1066MPa,三种实验钢不同热加工态的抗拉强度、屈服强度等均远高于我国无磁钻铤力学性能的相关标准,达到国外先进无磁钻铤用钢水平。1#、2#和3#实验钢的最佳热加工方案为：热锻温度在1050-1150。C范围,热锻压变形量范围为35-50%,最佳应变速率不应低于1／s但不宜过高。2#实验钢受NbN析出颗粒的影响,其对锻压应变速率相对敏感。