无磁不锈钢兼具无磁性和耐腐蚀性能,常用于制造特种装备的结构部件。随着我国装备技术的快速发展,先进设备的加工能力越来强,对原材料的要求也越来越高,传统无磁不锈钢的性能已不能满足设计的需要。本文针对特种船舶用无磁不锈钢的使用需求,设计了一种Cr-Ni-Mn-Al-Ti系无磁不锈钢（简称2115A实验钢）,通过高温压缩热模拟实验研究了 2115A实验钢的热变形行为;通过热轧、固溶处理和时效处理实验,结合显微组织分析（SEM、EPMA、EDS、TEM）和力学性检测（硬度测试、拉伸实验、低温冲击实验）研究了 2115A实验钢热处理过程中的组织与性能变化规律。论文主要工作如下:（1）通过高温单道次压缩实验,研究了 2115A实验钢在高温压缩过程中的热变形行为,实验温度为950～1150℃,应变速率为0.1～10s-1。测定了 2115A实验钢的流变应力曲线,分析了变形温度、应变速率和变形量对高温塑性变形中的动态再结晶的影响;研究了 2115A实验钢在高温压缩过程中微观组织的演变规律;计算得到热变形激活能为393.99 kJ/mol,建立了 2115A实验钢的高温本构方程并回归了变形抗力数学模型,为实际热加工过程提供了理论参考。（2）研究了热轧后和不同固溶处理制度下2115A实验钢的显微组织,测试了力学性能。热轧后的组织为单相奥氏体组织,不同位置的变形量决定了晶粒的尺寸与均匀性,热轧板的屈服强度为816 MPa,抗拉强度为1053 MPa,延伸率为19.7%;在1020～1120℃固溶处理温度范围内,随着温度的升高,晶粒先变得细小均匀,然后又急剧长大;随着保温时间的延长,静态再结晶充分,然后晶粒缓慢长大,时间过长时晶界上会有大量析出相产生。最佳的固溶处理工艺为固溶温度1060℃、固溶时间2h。最佳固溶处理后的2115A实验钢的室温屈服强度为385 MPa,抗拉强度为695 MPa,延伸率为46.3%。（3）研究了不同时效处理制度下2115A实验钢的第二相析出规律。随时效温度的增大和时效时间的延长,第二相优先从晶界处形核长大,随后在晶粒内弥散析出,时效温度过高或时效时间过长时,又在晶界处聚集长大。时效处理后组织中的大块第二相主要成分为TiC和NbC,其是在冶炼过程中形成的,且在固溶处理和时效处理中未溶;晶界上与晶粒内部细小的析出相主要成分为Ni3Ti。（4）相同时效时间下,随着时效温度的升高,2115A实验钢的硬度先上升后下降;相同的时效温度下,随时效时间的延长,2115A实验钢的抗拉强度、屈服强度与硬度先增大后减小,延伸率与冲击韧度一直下降。综合考虑强度与塑韧性,最佳的时效处理工艺为时效温度750℃、时效时间4h。最佳时效处理后的2115A实验钢的屈服强度为655 MPa,抗拉强度为910 MPa,延伸率为29.2%,-20℃冲击韧度为92J·cm-2;相对磁导率为1.0068,符合无磁不锈钢的要求,时效过程中产生的析出相不影响实验钢的无磁性能。