随着人民生活水平的提高,汽车的节能减排和安全性问题日益受到关注。为满足低排放和安全性的双重要求,高强度高塑性汽车用钢的研发与应用成为科研工作者的研究热点。现有的第三代先进高强度钢中,淬火与配分（Q＆P）钢利用马氏体组织提升强度并利用亚稳残留奥氏体的TRIP效应提高塑性,但由于碳配分对温度较为敏感,需要相对复杂的Q＆P过程和精确的温度控制,中锰TRIP钢通过合金设计和逆转变工艺控制得到细晶铁素体+奥氏体,兼具较高的强度和塑性,但由于元素的扩散相对较慢,往往需要长达数个小时的退火过程才能获得目标组织。这些或复杂或耗时的工艺,对其产业化应用提出了挑战。因此,仍需对高强度汽车用钢的成分设计、组织调控及控制技术进行探索,以期得到工艺简单,并且具有高强度、高塑性的汽车用钢。本课题从合金成分设计出发,结合层错能计算,以使试验钢在低层错能体系下变形时发生奥氏体→ε马氏体→α’马氏体相变为目的,设计高强高锰TRIP钢成分,并在合金体系中添加不同含量的B,以探索B添加对高锰TRIP钢组织和力学性能的影响。同时,通过逆转变工艺对微观组织结构的调控,获得细晶奥氏体+α’马氏体复合组织,实现逆转变退火高强高锰TRIP钢的制备,开发出工艺简单、具有更高屈服强度和抗拉强度的高强高锰TRIP钢。利用扫描电镜、透射电镜、电子背散射分析、X射线衍射和中子衍射等手段探索高强高锰TRIP钢制备及变形过程中的组织演变规律和微观力学行为。主要研究结果如下:阐明热轧高强高锰TRIP钢的变形行为,验证成分和层错能设计的合理性,并对其热处理工艺进行探索。在对热轧试验钢进行退火时,自700℃起观察到再结晶行为,退火温度升高至800℃以上时,再结晶奥氏体所占比例升高,再结晶晶粒长大,并在随后的冷却过程中生成ε马氏体和α’马氏体。对热轧0B钢,在700℃退火时获得较好的力学性能,其屈服强度为347 MPa,抗拉强度为1207 MPa,总延伸率为45.3%,强塑积达到54.7 GPa.%。通过对逆转变工艺参数的优化,调控高强高锰TRIP钢的微观结构,获得不同屈服强度、抗拉强度和总延伸率的配合。退火温度升高或退火时间增加导致位错密度的降低、奥氏体所占比例的升高以及可能存在的再结晶奥氏体的长大,进而影响力学性能。高温短时退火时,高的退火温度能获得较高奥氏体比例,短的退火时间能限制奥氏体再结晶与晶粒长大,进而获得较好的综合力学性能,25%压下率的0B钢在650℃退火5 min时,抗拉强度最高（1411 MPa）,同时具有41.5%的总延伸率,强塑积达58.6 GPa.%。高锰TRIP钢中Mn偏析带来的奥氏体稳定性和组织差异有利于进行组织调控,提升高锰TRIP钢的力学性能。在较低温度逆转变退火时,富Mn区保留的微米级奥氏体晶粒与贫Mn区的细晶奥氏体+α’马氏体晶粒构成双峰组织结构,细晶组织带来强度的提升,而粗晶奥氏体保证了一定的延伸率。此外,Mn偏析带来的奥氏体稳定性差异使TRIP效应贯穿于高强高锰TRIP钢的整个变形过程,可以持续发挥TRIP效应的增强增塑作用。高强高锰TRIP钢中的B添加引入硬质M2B并细化奥氏体晶粒,有利于屈服强度和抗拉强度的提升。在热轧高强高锰TRIP钢中,B添加可在较少降低塑性的同时,将屈服强度提升超120MPa,并将抗拉强度稳定在1200MPa以上。在逆转变退火高锰TRIP钢中,B添加对塑性的损害明显高于热轧试验钢,其强化作用可被其他方式替代。晶粒细化可由对逆转变工艺参数的调控实现,硬质M2B的强化作用可由α’马氏体的强化作用替代。通过提高冷轧压下率或调整成分降低层错能,可以提高逆转变退火高锰TRIP钢的强度。冷轧压下率提升带来的前驱体位错密度提高和组织细化,在适当的逆转变工艺下,可同时提升强度和塑性。40%冷轧压下率0B钢在650℃退火10 min时,与同工艺退火的25%冷轧压下率0B钢相比,抗拉强度从1340MPa提升至1398 MPa,总延伸率从42.3%提升至46.7%。适当降低层错能体系同样可使前驱体组织得到细化,并使变形过程中奥氏体相对较早发生相变,带来强度的提升。与提高冷轧压下率相比,适当降低层错能的试验钢可获得1479 MPa的更高抗拉强度,但对应的总延伸率降低至30.5%。基于中子衍射分析研究,揭示了高强高锰TRIP钢变形过程中的应力应变分配规律以及应力应变曲线的锯齿状波动与不连续马氏体相变的关系。在热轧高锰TRIP钢和逆转变退火高锰TRIP钢的变形过程中,均存在多个阶段的应力应变分配,并且ε马氏体所能承担的应力增量有限。热轧高强高锰TRIP钢的变形过程中,α’马氏体生成前应力增量主要由奥氏体承担,α’马氏体生成后,应力的增量主要由奥氏体和α’马氏体共同承担。逆转变退火高强高锰TRIP钢的变形过程中,首先发生奥氏体与α’马氏体的先后屈服,奥氏体向ε马氏体的相变激活后,应力的增量主要来自于（200）等取向不利于相变的奥氏体,ε马氏体向α’马氏体的相变激活后,α’马氏体开始承担更多的应力增量,至变形后期,应力的增量主要来自于α’马氏体。此外,原位中子衍射分析表明,高强高锰TRIP钢应力应变曲线的锯齿状波动与不连续马氏体相变有关。