孪晶诱发塑性（Twinning Induced Plasticity-简写TWIP）钢表现出高的抗拉强度（650～1100MPa），高的应变硬化率和极高的伸长率（19％～90％），可满足汽车轻量化的需求。本文研究了9种不同成分的TWIP钢的显微组织及在不同应变速率下的拉伸应变行为。动态拉伸试验在气动式间接杆杆型冲击拉伸试验机上进行，采用LOM、XRD、SEM和TEM等手段分析形变孪晶形态、大小和转变量随成分、应变速率以及应变量的演化规律。通过研究孪晶与周围基体中位错密度和亚结构的变化，分析了TWIP效应对材料强度和应变硬化行为的影响，同时分析了TWIP钢的断裂行为以及热轧、冷轧、退火、拉伸等状态下的织构演变情况。研究成果可为汽车工业的轻量化及防冲撞设计提供借鉴。论文主要内容包括：1、结合已有Fe-Mn相图的研究结果和热力学计算，确定了5种低碳TWIP钢和4种中碳TWIP钢。采用金相、X射线衍射法、透射电子显微分析对九种不同成分TWIP钢变形前后的组织进行观察。讨论了热处理工艺和合金元素对TWIP钢显微组织形貌和不同组织体积分数的影响。结果表明，1#钢的金相组织由奥氏体和第二相组成，变形过程中不产生形变孪晶；其余几种钢随着锰含量的增加，组织为全奥氏体，且变形过程中产生大量形变孪晶。2、对九种TWIP钢在10-5～103s-1应变速率范围的室温拉伸性能进行了研究。结果表明，静态拉伸时，随着应变速率的升高，1#~5#材料的屈服强度增大，1#钢和2#钢抗拉强度下降，3#~5#钢抗拉强度变化不大；1#钢的均匀延伸率和断裂延伸率增大，2#~5#钢的均匀延伸率和断裂延伸率下降。z1#~z4#钢的屈服强度相差不大，抗拉强度略微下降，z1#~z4#钢的均匀延伸率、断裂延伸率和强塑积随应变速率的升高而下降；而与静态拉伸条件下相比，动态拉伸时，随着应变速率增加，2#~5#钢的屈服强度和抗拉强度增大，均匀延伸率变化不大，断裂延伸率有所上升。1#~5#钢均体现出显著的应变速率敏感性。动态拉伸条件下的屈服强度和抗拉强度要高，z1#~z4#钢的总延伸率较静态拉伸条件下都有所下降。3、利用XRD分析了奥氏体的转变量随应变和应变速率的变化规律。结果发现，1#钢和2#钢变形过程中发生了马氏体相变，而3#钢变形过程中没有发生马氏体相变。奥氏体转变量随应变速率的增加而减小，随应变量的增加而增加。4、分析研究了应变硬化指数n值随应变速率和应变的变化规律。结果表明：试验钢在拉伸过程中的应变硬化表现为阶段性多n值行为。1#钢的n值随应变呈抛物线关系，遵循关系式：n=aε2+bε+c；其它钢的n值与应变呈对数关系，遵循关系式： n=alnε+b。其应变硬化机制有两种：0.4%～3%左右应变区间为位错强化阶段，10％～50%左右应变区间为孪晶强化阶段。在此两个区间内n值皆为定值，而在4％～10％应变区间n值呈不断上升趋势。奥氏体的应变诱发相变和变形过程中产生的形变孪晶显著影响TWIP钢的应变硬化能力。5、采用SEM检测了TWIP钢动态拉伸后的组织形态。结果发现，TWIP钢具有典型的延性断裂断口特征，其变形和断裂过程为微孔洞的形核、长大和聚合。含有第二相的TWIP钢（如1#钢）的断裂机制为：第二相和奥氏体相界面聚合力的减弱促使微孔形核，形变过程中产生的应力集中使微孔长大、聚合直至发生断裂。全奥氏体的TWIP钢（如5#钢）断裂机制为：形变过程中位错的运动受孪晶界的阻碍，形变孪晶与位错的交互作用使微孔形核于孪晶界处，应力集中使微孔长大、聚合直至材料发生断裂。6、TWIP钢的变形机制主要为孪晶变形机制，其次为位错变形机制。在孪晶变形机制下，随着应变的增加、孪晶含量的增多，铜型织构转到其孪晶取向的位置CuT{552}<115>，在经过滑移机制作用下，CuT{552}<115>转变为G织构，原有的及新形成的G织构转变为B织构。织构转变后的强度随着应变率的不同而有所不同。