轻量化已经成为汽车发展的必然趋势,目前先进高强钢仍是解决轻量化与安全、成本之间矛盾的首选。但是各种新型轻质材料在车身上的应用量也不断提高。为了应对新材料所带来的威胁,作为汽车用传统材料的高强钢也必须向着更高强度和更高延伸率的方向不断发展。目前所研究汽车钢已历经三代,其中Q&P钢和中锰钢作为第三代汽车钢的典型代表正在被广泛的研究。目前国内外对Q&P钢的组织控制,一般是通过控制淬火温度,达到控制最终钢中的残余奥氏体和马氏体的组织比例的目的,因此淬火温度是Q&P钢中的关键参数,一般在200～400℃之间。但是实际生产过程中,一般设备难以实现对淬火温度的精确控制,而造成钢的组织控制难题,难以在工业上稳定生产。本文基于中锰的成分设计,通过改变钢的马氏体相变开始温度,使钢在淬火至室温的过程中保存较多的残余奥氏体,从而获得高强韧性的新钢种。本文通过对高强钢的软化退火工艺及其组织演变过程研究,解决了此类高强钢的冷轧问题。对高强钢软化退火处理后的加工硬化行为进行研究。并对冷轧退火工艺进行了研究。论文的创新性工作如下:(1)基于Q-T&P工艺的设计理念,通过碳元素和锰元素的复合添加降低马氏体相变结束温度,使之在室温以下,保证热轧板直接淬火并冷却至室温后,能保存较多的残余奥氏体。成功开发出具有超高强韧性的新钢种的原型钢,其抗拉强度达到1890MPa级,总延伸率高达21.5%,强塑积达到40GPa%。该材料制备工艺简单,适合各种工业生产线生产,可应用于超高强汽车用钢、装甲用钢、超高强机械工程用钢等。(2)提出通过软化退火降低所设计高强钢的强度并提高其延伸率的方法。对所设计实验钢的连续冷却相变行为进行研究,发现此中锰高强钢的淬透性极好,以0.1℃/s冷却速度冷却仍能得到全马氏体组织,很难通过控制冷却达到降低硬度达到冷轧的目的。(3)研究了中锰高强钢软化退火工艺对其组织和力学性能的影响。通过退火工艺的优化设计可以得到良好的力学性能。随着软化退火温度的升高,钢中残余奥氏体的体积分数呈现出先增加后减少的趋势。并且随着退火时间的延长,由5小时延长至10小时,钢中残余奥氏体的体积分数有下降的趋势。(4)研究了软化退火后实验钢在拉伸变形过程中的加工硬化行为,通过真应力-真应变曲线及加工硬化率研究实验钢的变形行为和相关机理。结合透射电镜的显微分析和加工硬化指数随真应变的变化情况,将拉伸变形过程分为4个阶段。对于典型的软化退火工艺,在变形阶段Ⅰ:加工硬化指数快速下降,铁素体屈服;变形阶段Ⅱ:加工硬化指数保持不变,此时奥氏体边缘处产生了机械孪晶;变形阶段Ⅲ:加工硬化指数上升,残余奥氏体在拉伸变形过程中相变产生马氏体(γ→α’,γ→ε→α’)发生了 TRIP效应;变形阶段Ⅳ:加工硬化指数开始逐渐下降,铁素体和马氏体协调变形。对于短时间的软化退火工艺,在拉伸变形过程中会发生不连续的TRIP效应,而导致材料的应力指数波动很大,并表现出很高的加工硬化。(5)基于残余奥氏体的体积分数与强塑积呈正相关这一观点,通过工艺设计得到大量的残余奥氏体。平衡相图中奥氏体的锰含量和碳含量随温度变化而表现出的不同特点。平衡状态下,低温时奥氏体中的锰含量较高。碳化物的形成不仅会恶化钢的力学性能,而且会消耗大量的碳元素和锰元素。因此需要在较高温度退火达到减少碳化物的目的。通过工艺路线设计,在低温退火使较高的锰元素提前配分到奥氏体中,经冷轧后在较高温度短时间退火完成碳的配分和碳化物的溶解,综合锰和碳的作用,达到稳定大量残余奥氏体的目的。(6)研究了不同的退火工艺对冷轧板组织和性能的影响。热轧板经软化退火处理冷轧后,较低温度630℃退火时,由于碳化物仍大量存在,得到较少的残余奥氏体。较高温度690℃退火时,碳化物完全溶解,得到较多的奥氏体,但是其奥氏体稳定性下降,在冷却过程中发生相变,导致其屈服强度降低。并且由于奥氏体稳定性较低,在拉伸过程中较快发生相变而在拉伸曲线上表现为较高的加工硬化。在670℃退火时,实验钢的强度和韧性得到了很好的匹配,其强塑积接近50GPa%。