近代科学技术的发展促进了液化气体的生产和使用,特别是石油化工和空分制氧设备的广泛应用,使低温压力材料的需求日益增加。目前,普遍应用的低温材料主要有铝合金、奥氏体不锈钢、3~9%镍钢及因瓦合金,但所有这些材料都诸如成本高,设计强度低,焊接困难等缺点,因此,成本低廉、性能优良的高锰奥氏体钢越来越引起人们的重视。目前,针对高锰奥氏体钢的研究主要集中在化学成分设计、强化机制、力学性能及热处理工艺等方面,但对其在热加工过程中的力学行为及组织演变的研究很少,而材料的内部微观组织状态又在一定程度上影响材料在低温条件下的力学性能,因此,研究高锰奥氏体钢的高温变形行为,获得其热加工工艺参数,对改善材料内部组织状态,提高材料的低温服役性能有着重要意义。因此,本文以Fe-35Mn-0.04C钢为研究对象,利用Gleeble-3800试验机对其进行单道次热压缩模拟实验,研究实验钢在变形温度800~1200℃、应变速率0.01~10s-1下的应力-应变曲线变化规律,建立了基于峰值应力的本构模型,获得了材料的热加工图,并基于此分析了材料的微观组织演变规律。对不同热加工条件下材料进行室温冲击、低温冲击、显微硬度试验,分析材料内部组织细化对材料性能的影响。主要结果如下:(1)利用Gleeble-3800进行单道次热压缩实验,分析了不同变形条件对实验钢流变应力的影响规律,建立了材料基于峰值应力的本构模型、特征参数模型、动态再结晶动力学模型及再结晶晶粒尺寸模型,并绘制了反映再结晶情况的再结晶区域图。(2)对实验钢进行八道次孔型轧制实验及1h固溶处理实验,并与热压缩模拟实验试件一起进行显微硬度、室温冲击、低温冲击实验。通过分析不同热变形工艺下实验钢的显微组织及力学性能发现,单道次压缩、固溶处理、轧制均可细化晶粒,晶粒细化后实验钢的力学性能更佳。(3)基于动态材料模型及塑性失稳准则,建立材料在不同应变量下的热加工图,分析了在变形过程中流变失稳区的变化规律,并结合显微组织金相图,获得了适宜实验钢热加工的工艺参数范围,并给出了最佳热变形工艺参数。