轻质高强汽车用钢因其兼具出色的强度和塑性,且能满足节能环保的要求而成为研究热点。强塑积(抗拉强度与总伸长率的乘积)是衡量汽车用钢综合性能的指标。传统的汽车用钢的强塑积为15±10GPa%,代表性钢种有无间隙原子(Interstitial Free, IF)钢和双相钢等,为第一代汽车用钢；而以奥氏体钢为代表的第二代汽车用钢的强塑积为60±10GPa%。这两代汽车用钢在工业使用上都存在限制,如第一代钢强塑积过低,而第二代钢太昂贵。近年来,很多关于中锰钢(Mn含量为4～12%)的研究中发现其强塑积为>30GPa%,是理想的第三代汽车用钢。本文主要研究Mn含量为8%和11%的TRIP钢的组织演变和力学性能。研究表明TRIP钢的力学性能取决于奥氏体的含量和稳定性。优化的淬火+回火的工艺使实验钢获得了大量的奥氏体,从而保证了拉伸过程中发生明显的TRIP效应。此外,本文还研究了奥氏体稳定性的影响因素,如晶粒尺寸、形貌、化学成分等。本文获得的实验结果归纳如下：(1)热轧态实验钢在750～800℃淬火并回火后获得的力学性能优于或与其他冷轧低合金TRIP钢和中锰钢相当,但本实验钢未经冷轧工序且需要的热处理时间较短。8Mn热轧钢能获得810～1000MPa的抗拉强度和32～39%的伸长率；11Mn热轧钢能获得880～1100MPa的抗拉强度和34-40%的伸长率；11Mn-Nb热轧钢能获得960～1160MPa的抗拉强度和28-40%的伸长率。(2)通过比较热轧实验钢在800℃淬火并回火和未回火试样的拉伸性能可知,回火可以显著地提高实验钢的塑性,主要是由于在回火过程中6铁素体的碳原子向临近的奥氏体扩散,提高了奥氏体的稳定性,从而表现出更好的伸长率。对于在850～900℃淬火后的试样,回火显著提高塑性,降低强度,这主要是因为回火马氏体的生成使内应力降低。(3)冷轧实验钢经过淬火后均能获得优秀的力学性能。8Mn冷轧钢在730℃C淬火后能获得873MPa的抗拉强度和57%的伸长率；11Mn冷轧钢在750℃淬火后能获得998MPa的抗拉强度和67%的伸长率；11Mn-Nb冷轧钢在750℃C淬火后能获得979MPa的抗拉强度和63%的伸长率。11Mn钢和11lMn-Nb的综合力学性能是目前所报道的中锰钢中最好的。(4)通过研究11Mn热轧实验钢拉伸过程中的变形行为首次观察到不连续TRIP效应,并阐明了其产生的主要原因：第一,马氏体相变产生体积膨胀导致6铁素体和临界铁素体的变形,最终引起局部应力松弛和转移；第二,奥氏体具有不同等级的稳定性使得只有达到某一临界应力时TRIP效应才能发生。而且,研究发现临界铁素体的分割使奥氏体由块状变成不同厚度和长度的薄膜状,因而具有不同等级的稳定性。(5)通过对11Mn热轧实验钢拉伸前后的组织进行EBSD分析可知,奥氏体的晶粒取向在一定程度的影响奥氏体的稳定性,具有大施密特因子的晶粒能优先发生相变；但是,施密特因子并不是决定奥氏体稳定性的决定性因素,形貌对奥氏体稳定性的影响更大。(6)通过研究不同温度淬火后的拉伸试样的应变硬化行为发现,拉伸过程中铁素体的优先变形能有效地推迟TRIP效应的发生,使奥氏体在较大的应变下发生TRIP效应,从而使实验钢获得优秀的伸长率。此外,实验获得的应变硬化行为与Crussard-Jaoul (C-J)分析的结果相一致。(7)通过对1lMn冷轧实验钢的研究表明,其应变硬化中第三阶段的锯齿波动行为主要是由于不连续TRIP效应的作用。而不连续TRIP效应主要是由于锰元素的不均匀分布使得奥氏体具有不同等级的稳定性。研究发现,延长热处理时间可以使得锰元素分布更加均匀,但是提高热处理的温度的作用刚好相反。晶粒尺寸是影响冷轧实验钢奥氏体稳定性最主要的因素。