近年来，含Al奥氏体不锈钢因其良好的耐腐蚀、抗高温氧化、耐高温蠕变性而受到广泛关注。本课题组前期利用真空电弧炉制备了不同铝含量304、316L、310S铸锭、板材，发现通过调控Al含量，不锈钢在满足力学性能不出现明显下降的同时，耐蚀性、抗氧化性显著提高。为了使此类钢能实现工业化应用，本文采用中频感应炉制备了不同Al含量(1.5、2、3wt%)304、316L、310S不锈钢，研究了不同Al含量304、316L、310S不锈钢铸造、固溶、轧制组织演变规律及组织对性能的作用机制。
研究发现，Al元素的添加，使得304不锈钢基体由单相奥氏体转变为奥氏体+铁素体双相，Al含量为3wt%时，基体转变为完全的铁素体相。铁素体形貌也由最初的骨骼状转变为条状。含Al304不锈钢凝固模式均为F模式。Al元素主要以固溶的形式存在，其在铁素体相内出现偏析。固溶处理改变了不同Al含量304不锈钢中铁素体/奥氏体相的比例及形貌，消除了Al元素在铁素体相内的偏析。分析了轧制温度、轧制变形量、Al含量对304不锈钢热轧态组织的影响，当轧制变形量为50%时，调控轧制温度、Al含量可以获得形态、尺寸不同的奥氏体、铁素体相。轧制温度升高或Al含量增加，均有助于细化组织，其中轧制温度1200℃，2wt%Al 304不锈钢中铁素体、奥氏体相细化最明显，最小的奥氏体相大约长4μm，宽3μm。轧制温度为1100℃时，随轧制变形量的增加，1.5wt%Al 304不锈钢奥氏体相形貌、尺寸无明显变化，而铁素体相内亚结构数目增多。轧制温度为1150℃时，随轧制变形量的增加，2wt%Al304不锈钢中铁素体、奥氏体相细化。然而，变形量增加到70%时，组织发生粗化。
Al元素对316L不锈钢相组成、凝固模式的影响与其对304不锈钢的影响规律相似。所不同的是，随Al含量的增加，316L不锈钢中铁素体相依次以短杆、长条+岛状分布在奥氏体基体上；Al含量为3wt%时，铁素体相转变为基体相；Al元素主要固溶在基体中，Al含量为3wt%时，其在铁素体相内才出现明显偏析。固溶处理后，相同Al含量316L不锈钢中铁素体体积分数增加，Al元素在铁素体、奥氏体相内分布趋于平衡。
分析了轧制温度、轧制变形量、Al含量对316L不锈钢热轧态组织的影响发现，轧制变形量为50%时，调控轧制温度、Al含量可以获得形态、尺寸不同的奥氏体、铁素体相。轧制温度提高或Al含量增加，有利于1.5、2wt%Al 316L不锈钢中铁素体相内亚结构的形成；轧制温度为1150℃时，2wt%Al 316L不锈钢中铁素体、奥氏体两相晶粒细化，最小的奥氏体尺寸大约长10μm，宽5μm。轧制温度为1200℃时，随轧制变形量的增加，1.5wt%Al 316L不锈钢中奥氏体相有新的再结晶晶粒形成。轧制温度为1150℃时，随轧制温度的升高，2wt%Al 316L不锈钢中铁素体、奥氏体相细化，当变形量增加到70%时，铁素体、奥氏体相明显粗化。
Al元素的添加，使得310S不锈钢基体由单相奥氏体转变为奥氏体+铁素体双相；1.5、2wt%Al 310S不锈钢的凝固模式为FA模式，3wt%Al 310S不锈钢的凝固模式为F模式。铁素体相依次以枝晶状、枝晶+网格状、杆状+小岛状存在于奥氏体基体。大部分Al元素以固溶的形式存在于310S不锈钢中。Al含量为3wt%时，其在铁素体相内出现明显的偏析现象。固溶处理改变了铁素体、奥氏体两相的形貌及相比例，Al元素在铁素体、奥氏体相内分布趋于平衡。Al含量为2、3wt%时，沿奥氏体/铁素体相界处有碳化物析出。
不同轧制温度，50%轧制变形量1.5、2wt%Al310S不锈钢中，铁素体相局部被拉长并发生粗化。前者铁素体相内有针状、长条状二次奥氏体相析出；3wt%Al310S不锈钢中，部分区域内奥氏体相破碎，以小块状、短杆状分布在基体上。
