不锈钢中非金属夹杂物的种类、形貌、尺寸和数量等特性对钢材的性能具有决定性的影响。铸坯中形成的夹杂物在经历后续的热处理和轧制工艺后,其成分、形貌和尺寸等特性往往与钢液凝固前的初始夹杂物存在较大的差异。究其原因主要是热处理和轧制不仅能够改变钢坯的尺寸形状和组织结构,同时也会在夹杂物与固态钢基体间产生固相反应和挤压受力,从而造成夹杂物的改性和变形等。通过合适的热处理和轧制工艺实现固态不锈钢中非金属夹杂物特性的有效控制是可行的。本研究通过热处理实验、轧制试验及热变形模拟实验,首先研究了热处理和轧制过程中18Cr-8Ni型不锈钢内非金属夹杂物的演变行为,明确了钢成分、热处理温度、压下量等参数对夹杂物特征变化的影响规律;接着,进一步探讨和分析了稀土钇处理不锈钢内稀土类氧化物夹杂在热-机械处理过程中的行为变化、演变规律、影响因素以及演变机理;最后,利用扩散偶方法,探究和揭示了热-机械处理过程中夹杂物与钢基体间的固相反应机理和变化规律,构建了预测夹杂物/钢基体间固相反应和夹杂物变性的动力学理论模型。研究结果表明:1)热处理过程中18Cr-8Ni型不锈钢内MnO-SiO2型夹杂物的变化行为与不锈钢的Si和Mn含量有关。当不锈钢中Si含量低于临界Si含量时,MnO-SiO2型夹杂物会转变为MnO-Cr2O3氧化物,反之则不转变。不锈钢中Mn含量增加会降低夹杂物发生转变的临界Si含量值;2)在1273 K-1573 K范围内,提高热处理温度会促进低Si不锈钢中MnO-SiO2型夹杂物向MnO-Cr2O3的转变,但对高Si不锈钢内夹杂物无影响;3)18Cr-8Ni型不锈钢内低熔点硅酸盐夹杂物在热轧过程表现出良好的变形能力,其在热轧过程中演变为长条状的夹杂物。冷轧过程中,长条状夹杂物发生断裂,形成多个细小的氧化物颗粒。随着冷轧压下量的增加,断裂后的氧化物颗粒尺寸逐渐减小,但颗粒间的间距增加。冷轧过程中,夹杂物颗粒不再发生断裂的临界尺寸约为0.5 μm;4)钇处理不锈钢中均匀球形Al2O3-Y2O3-SiO2-MnO-Cr2O3夹杂物在热处理过程中会转变为包含富Y相(Y2O3-SiO2)+富Al相(Al2O3-MnO-Cr2O3)的不规则状复合夹杂物。随热处理温度的升高,夹杂物的转变先增强后减弱。其中,在1373 K下夹杂物的转变最显著;5)钇基稀土氧化物夹杂在热处理过程中的转变机理被认为是(i)夹杂物结晶导致的夹杂物内部转变和(ii)夹杂物与钢基体间固相反应的共同作用结果;6)钇基稀土氧化物Al2O3-Y2O3-SiO2-MnO-Cr2O3在热变形过程中会转变为包含富Y相+富Al相的非均匀相夹杂物。随着变形量增加,稀土夹杂物的转变加剧。变形速率对稀土夹杂物转变的影响较小。在1223 K～1623 K范围内,提高变形温度会加快稀土夹杂物的转变;7)钇基稀土氧化物夹杂在热变形过程中发生变形。随着变形量增加,夹杂物的真实延伸率增加,但夹杂物的变形能力降低。在0.01s-1～1.0s-1范围内,夹杂物的真实延伸率和变形指数随变形速率的增加而增加。在1223 K～1623 K温度范围内,随着变形温度的升高,夹杂物的真实延伸率和变形指数先升高后降低。其中,夹杂物在1323 K下的变形能力最佳;8)MnO-SiO2型氧化物/钢基体扩散偶在热处理过程中,氧化物内FeO分解产生的过剩氧扩散至铁基合金中与Mn、Si元素反应,造成了铁基合金中Mn和Si含量降低和析出细小的氧化物颗粒,形成Mn损耗区域(MDZ)和颗粒析出区域(PPZ)。增加热处理时间和热处理温度均会促进二者间的固相反应;9)建立了有效预测热处理过程中MnO-SiO2型氧化物夹杂与Si-Mn脱氧钢基体间界面固相反应的动力学理论模型。