本文利用原位高能X射线衍射(HEXRD)技术,并结合光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等分析手段,对低合金冷轧C-Mn-Al-Si系TRIP钢的组织-性能关系进行了研究,重点探讨了其微观变形机理,并建立了能够反映多相材料变形过程中各相间应力应变配分行为的本构模型；同时利用Thermo-Calc和DICTRA等热力学计算软件对低合金冷轧TRIP钢工艺-组织的对应关系进行了有益的探索。结果如下：首先对两种不同C含量的低合金冷轧C-Mn-Al-Si系TRIP钢两相区退火后,400℃保温不同时间所得组织及其力学行为进行了研究,结果显示：相同的贝氏体区等温时间下,与低C含量的钢相比,C含量较高的钢获得了相对较少的贝氏体和较多的马氏体,并且表现出较高的屈服强度和抗拉强度；与此同时,较高C含量的钢组织中较高的残余奥氏体含量及其C含量使该钢的组织获得了更高的延伸率,从而体现出了较好的综合力学性能。随着贝氏体区等温时间的延长,两种钢中的贝氏体含量不断增加而马氏体含量不断减少；屈服强度逐渐提高而抗拉强度逐渐下降,延伸率则总体呈现增加的趋势。反映实验钢强度与塑性匹配情况的强塑积值线性依赖于组织中残余奥氏体的含量与其C含量的乘积值。实验钢拉伸变形过程中应变诱导马氏体相的生成速率r与增量应变硬化指数nincr.随应变的变化曲线具有很好的对应关系,体现了TRIP效应对实验钢变形过程中组织加工硬化能力的决定作用。基于同步辐射的原位HEXRD实验揭示了实验钢变形过程中各组成相之间存在的应力配分行为,以及各相的屈服强度、卸载后的残余应力、残余奥氏体的转变动力学等结果。多相钢弹性变形阶段由于组织中各相弹性模量较为接近,应力的配分不是十分明显；塑性变形开始后由于组成相流变行为的差异,造成各相承担的载荷发生了重新分配,铁素体相作为较软的相承担了较小的载荷,但是表现出较大的塑性应变；而贝氏体、残余奥氏体、马氏体相在变形过程中承担了相对较大的应力,但是它们对塑性的贡献相对较小,扮演着“硬相”的角色。另外,研究发现组织中亚稳的残余奥氏体相在变形过程中的转变动力学对各相间的协调变形行为或应力配分具有显著的影响,继而影响了材料最终的力学行为。基于Gladman型的混合定则以及原位HEXRD实验结果,并结合描述单相材料力学行为的基于位错演化理论的M-K模型和反映残余奥氏体变形过程中应变诱导马氏体相变转变动力学的O-C模型,建立了低合金TRIP钢应力-应变关系的本构方程。模型不仅考虑了TRIP效应,同时将对材料力学行为同样具有重要影响的复合材料效应也考虑在内,即各相间的协调变形行为对材料宏观力学行为的影响。模型中各参量均具有明确的物理含义,特别是Gladman型混合定则中的指数n,其值变化的情况反映了多相材料变形过程中各组成相之间的协调变形行为。n随应变一般呈现先降后增的趋势。变形初期,塑性变形主要集中在“软相”上,造成组织中“硬相”和“软相”之间应变不相容程度逐渐增加,对应了n值的下降；应变继续增加,“硬相”屈服并发生塑性变形,同时加之“软相”中位错动态回复的进行,使得它们之间应变不相容程度有所缓和,对应了n值的上升。与此同时,发现n值还受到残余奥氏体转变动力学的显著影响,也就是残余奥氏体相的应变诱导马氏体相变将会对各相间应力应变的配分行为产生影响。鉴于此,建立了本研究所用成分的实验钢中残余奥氏体相的应变诱导马氏体的生成速率r与指数n之间的定量关系,从而为模型的实际应用奠定了基础。利用热力学计算软件对低合金冷轧TRIP钢热处理过程中的铁素体／奥氏体临界区退火和随后的贝氏体区保温的过程进行了模拟计算,建立起了关于低合金冷轧TRIP钢工艺-组织关系的预测方法,并通过实验对此方法的可行性进行了验证。利用该方法可以对低合金冷轧TRIP钢实际工业生产中工艺参数的确定提供有意义的指导。