中锰钢作为一种第三代先进高强度钢,在汽车轻量化问题上具有广阔的应用前景。通过两相区退火的方法可向中锰钢组织中引入大量亚稳奥氏体相。亚稳奥氏体相是中锰钢组织中的关键相,其体积分数和稳定性对力学性能至关重要。本研究选择Fe-0.2C-4.5Mn wt.%钢作为研究材料。对其在两相区退火过程中奥氏体逆相变的热力学和动力学进行了系统计算。研究表明,奥氏体逆相变过程可分为三个阶段,各阶段的相变速度分别由铁素体和奥氏体内的碳扩散、铁素体和奥氏体内的锰扩散、以及奥体内的锰扩散控制。奥氏体的形核位置对其逆相变动力学有重要影响。依据形核位置的不同,奥氏体长大速度、奥氏体/铁素体界面迁移方向和奥氏体/铁素体界面附近的元素配分情况将产生显著差别。与文献中实验数据进行对比,发现奥氏体在渗碳体/铁素体界面形核的假设与实际情况更加相符。提出循环奥氏体逆相变方法,分别在热轧与冷轧样品中进行了一系列对比实验,对材料的组织演变和力学性能进行了系统研究。研究表明,与传统奥氏体逆相变工艺相比,通过循环奥氏体逆相变方法能够在短时间内显著提高残余奥氏体体积分数。亚稳奥氏体体积分数的增加通过残余奥氏体的继续长大和新奥氏体的形核长大两种模式发生,新鲜马氏体中碳的二次配分在其中发挥了关键作用。与传统工艺相比,材料经循环奥氏体逆相变处理后,断后延伸率和抗拉强度等力学性能发生不同程度的提高,其提升幅度与残余奥氏体增加量有关。循环奥氏体逆相变是对中锰钢组织性能进行调控的有益手段,其工艺中具有大量的可调参数值得进一步探索。