超级马氏体不锈钢具有良好的强韧性匹配和优异的焊接性能,尤其在CO2和H2S等腐蚀性环境中具有良好的耐腐蚀性能,因此通常作为奥氏体不锈钢和双相不锈钢的替代产品而应用于深海及近海天然气、石油开采和管道输送等领域。超级马氏体不锈钢优异的综合性能与热加工过程中的显微组织演变密切相关。本文以00Cr13Ni6Mo2超级马氏体不锈钢为研究对象,采用Gleeble-3500热模拟研究其热加工过程中的变形行为,利用高温激光共聚焦显微镜观察和分析热加工后的奥氏体晶粒长大行为和相变过程,研究热处理工艺对超级马氏体不锈钢组织性能影响规律。利用金相显微镜（OP）、扫描电子显微镜（SEM）、背散射电子衍射技术（EBSD）、透射电子显微镜（TEM）并结合能谱分析研究逆变奥氏体的组织特征、元素分布及其与回火马氏体的晶体学位向关系,依据实验数据建立恒温度回火条件下平衡态逆变奥氏体的相变动力学模型。从逆变奥氏体形貌特征、元素分布及其与基体之间的晶体学关系等角度分析逆变奥氏体的相变特征,揭示逆变奥氏体在回火过程中的相变机制,丰富了对逆变奥氏体相变的认识,为超级马氏体不锈钢热加工工艺的制定提供实验与理论支撑。论文工作的主要结论如下:（1）基于双曲正弦模型构建了实验钢的本构方程,并获得热变形条件下超级马氏体不锈钢的表观激活能为412k J/mol。超级马氏体不锈钢热压缩变形中的流变应力随着变形温度的降低和应变速率的升高而升高。在低应变速率和高变形温度下,超级马氏体不锈钢容易发生动态再结晶,形成均匀细小的再结晶晶粒,晶粒尺寸随变形温度升高而增加。变形条件对显微组织有很大影响,较高的形变温度（1050℃）和较低的形变速率(0.01s-1)有助于提升实验钢热变形后的组织均匀性,并在回火处理后获得更多的逆变奥氏体。结合高温变形行为对超级马氏体不锈钢的组织影响,为超级马氏体不锈钢热轧态组织控制提供参考。（2）高温共聚焦显微镜动态观察结果表明,实验钢在950～1150℃范围内加热时奥氏体晶粒尺寸与加热温度之间符合Arrhenius关系,奥氏体晶界迁移激活能约为160.6k J/mol。在1050℃等温加热时,实验钢奥氏体晶粒尺寸随时间延长呈抛物线增长,晶粒长大指数约为0.3。相同的淬火冷却速率条件下,实验钢的Ms点随着奥氏体化加热温度的升高而升高。通过对马氏体相变原位观察发现,马氏体以切变方式从奥氏体晶界向晶内生长,且淬火加热温度越高,形成的马氏体板条尺寸越大。对超级马氏体不锈钢回火过程的动态观察表明,部分逆变奥氏体在回火过程中发生分解。原位动态组织观察,为控制奥氏体晶粒长大行为以及回火组织中逆变奥氏体稳定性影响因素研究提供思路。（3）实验钢在1050℃淬火580～700℃回火保温后的显微组织主要由回火马氏体和逆变奥氏体构成,随着回火加热温度的升高,逆变奥氏体含量呈现先增加后降低的趋势,在620℃回火时逆变奥氏体含量达到最大值,当回火温度继续升高时,逆变奥氏体的稳定性降低发生分解,重新转变成马氏体;而显微硬度的变化和逆变奥氏体含量呈现相反的趋势。在620℃回火保温1～32小时的组织观察表明,随着回火保温时间的延长,实验钢组织中的逆变奥氏体的形态从颗粒状到块状,直至呈现板条状,而板条状的逆变奥氏体细化了马氏体基体;逆变奥氏体含量随着回火保温时间增加而逐渐增加,从而导致回火试样的显微硬度逐渐降低。（4）回火试样显微组织的EBSD表征发现,逆变奥氏体主要分布在回火马氏体板条束、板条块等亚结构界面上,少量分布在原奥氏体晶界处,而马氏体基体中的微观结构取向差角分布在0°～60°范围内。根据逆变奥氏体和回火马氏体基体之间的极图分析,逆变奥氏体和基体之间满足K-S的取向关系:晶面（111）γ∥（011）α,晶向[11-0]γ∥[11-1]α,偏离理想K-S取向角度主要集中在2°左右,具有K-S取向关系的逆变奥氏体-马氏体界面具有低的界面能,有利于逆变奥氏体的生长。（5）结合TEM观察、能谱分析和XRD结构精修拟合发现,逆变奥氏体的形成与元素的配分与富集有关,尤其是逆变奥氏体中的Ni含量明显高于其在周边回火马氏体基体中的含量,证实了逆变奥氏体形成是由元素配分控制的扩散型相变机制;根据实验钢回火过程中的平衡态逆变奥氏体含量,构建了在恒温度条件下回火过程中逆变奥氏体的Johnson-Mehl-Avrami动力学方程,获得逆变奥氏体形成的激活能为369k J/mol,Avrami动力学时间指数n约为0.5,进一步证明逆变奥氏体的形成是受元素扩散控制的相变机制。