近年来,Q&P工艺被成功应用于中锰钢成分,获得了超高强度的中锰Q&P钢,但目前对其组织形态的演变机理及脆性断裂机制方面缺乏系统性研究。本文以0.2C-5.05Mn-1.56Si冷轧中锰钢作为研究对象,通过相关工艺模拟、理论模拟以及相关退火实验,研究了淬火-配分工艺过程中的组织演变过程及其参数对力学性能的影响规律,并分析了实验钢的断裂机制。本文获得的主要结论有:(1)利用相变仪和DICTRA对实验钢相变和元素扩散行为进行了模拟研究:在780℃下等温时,保温600s可实现完全奥氏体化,并随着奥氏体化时间的增加,淬火后Ms点温度从247℃增至268℃,根据理论模型得到完全奥氏体化条件下的最佳淬火温度为160℃;随着奥氏体化时间或温度的增加,Mn元素的均匀化程度提高,1800s以上时均匀化程度明显提高,配分过程中,马氏体中碳配分的完成时间(0.05s)明显低于奥氏体中碳配分的结束时间(0.5s),在界面处存在Mn的短程扩散(约1nm)。(2)变形温度的升高和变形速率的降低均会使实验钢更容易发生动态再结晶;变形温度和道次间时间的增加使静态再结晶过程更加充分。通过确定动态再结晶模型中的Z参数,得到动态再结晶激活能为276.881kJ/mol。(3)在研究奥氏体化参数对组织形态和力学性能的影响时发现:在不同奥氏体化时间下,当奥氏体化时间为3600s时,力学性能最佳,抗拉强度为1312MPa,延伸率为17.1%,强塑积为22GPa·%;在不同奥氏体化温度下,实验钢在800℃时具有最优的综合力学性能,此时抗拉强度为1393MPa,延伸率为20.1%,强塑积高达28GPa·%。随着奥氏体化时间或温度的增加,组织由块状向条带状演变,其中Mn元素的分布情况是引起组织形态演变的主要因素,并且中间退火工艺是导致Mn元素不均匀分布的主要原因,并在此基础上分析组织演变机理,绘制了不同情况下的组织演变示意图。(4)当奥氏体化时间延长时,断口类型逐渐由低能沿晶断裂向韧性断裂过渡;导致实验钢发生低能沿晶断裂的原因有:粗大块状的二次马氏体容易引起应变和应力集中,从而产生微裂纹,并且大块状二次马氏体的平直界面易于裂纹扩展;块状残余奥氏体的稳定性差,变形初期大量奥氏体发生TRIP效应,从而变形过程中无法抑制裂纹的萌生与扩展。(5)降低淬火温度和增加预淬火工艺均可获得条带状组织,减轻并消除块状组织对力学性能的不利影响:研究淬火温度的影响时发现,淬火温度为150℃时,综合力学性能最优,此时强塑积达26GPa·%;预淬火+Q&P工艺与同一 Q&P工艺下相比,强塑积由6GPa·%分别提升至14GPa·%和16GPa·%。