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汽车保有量的持续增长是社会发展的趋势,但同时带来的资源紧缺与环境污染问题,促使汽车工业在提高安全性、燃油经济性、耐用性和舒适性等方面的要求越来越苛刻,积极研发和应用高性能汽车钢及其先进的设计与加工成形技术已成为一种必然趋势。作为一种新一代汽车用先进高强钢,基于相变诱导塑性(TRIP)效应的Fe-Mn-Al-C钢同时具备了超高的强度及优异的塑性,满足汽车行业的未来发展需求,拥有广阔的应用前景。因此本文将从成分设计、轧制工艺、热处理工艺以及拉伸变形等角度对基于TRIP效应的Fe-Mn-Al-C钢的组织演变,力学性能及变形机制进行研究。设计了成分为Fe-8Mn-8Al-0.8C(wt.%)的实验用钢,密度为7.19g/cm3,相较于纯铁密度降低了 8%。利用Thermo-Calc模拟计算与热膨胀实验确定实验用钢在不同温度下的组织构成与相转变温度,得到两相区温度区间为700～1340℃,马氏体开始转变温度(Ms)为171.2℃。确定了热轧工艺与水冷+空冷的轧后冷却工艺,通过控制κ-碳化物的析出来提升热轧板的综合力学性能。通过淬火-回火(Q-T)工艺对Fe-8Mn-8Al-0.8C热轧钢进行优化。热处理后组织为δ-铁素体+奥氏体+马氏体三相组织。900℃保温60min后淬火+200℃回火60min后实验用钢表现出最佳力学性能,抗拉强度1410MPa,断后伸长率29.0%,强塑积41GPa-%。回火过程对于实验用钢奥氏体稳定性的控制主要是借由控制元素的配分来实现的。延长回火时间使C元素从铁素体和马氏体配分进入奥氏体,奥氏体中C含量增高,奥氏体稳定性提高,在变形过程中发生持续的TRIP效应。同时延长回火时间使奥氏体中C元素分布均匀,消除了加工硬化中的抖动现象。研究了两相区退火(IA)工艺对于Fe-8Mn-8Al-0.8C热轧钢组织演变和力学性能的影响规律。热处理后组织为奥氏体+铁素体双相。700℃退火60min后实验用钢表现出最佳力学性能,抗拉强度1133MPa,断后伸长率31.5%,强塑积36GPa·%。研究了两相区退火热轧钢在不同应变速率下的组织性能和变形行为。应变速率为10-1s-1时试样没有出现抖动现象,当应变速率低于10-1s-1时抖动现象随着应变速率的降低而逐渐增强。抖动现象来自于C原子与位错或层错相互作用导致的动态应变时效(DSA)效应。10-1s-1是使实验用钢产生绝热温升现象的临界应变速率。应变速率为10-1s-1时,变形过程中温度的快速上升,进而提供大量的活化能使C原子扩散,难以与位错或层错发生相互作用。通过XRD计算参加马氏体相变的奥氏体含量、EBSD观察奥氏体内的内核平均取向差(KAM)来表征奥氏体晶内的应变累积情况以及TEM观察马氏体影响区域三种方式确定应变速率对于TRIP效应的影响规律。选取两相区退火后的热轧钢进行冷轧及轧后淬火-回火热处理。热处理后组织为铁素体+奥氏体两相。通过淬火-回火处理消除了冷轧钢的屈服平台,降低了屈强比,有效地提升了冷轧钢的成形性能。900℃保温60min后淬火+200℃回火60min后实验用钢表现出最佳力学性能,抗拉强度988MPa,断后伸长率35.8%,强塑积35GPa·%。Fe-8Mn-8Al-0.8C钢经热轧-淬火-回火、热轧-两相区退火及热轧-两相区退火-冷轧-淬火-回火三种工艺路线满足了1000～1400MPa多个级别的力学性能要求,实现了“一钢多级”的柔性控制理念。