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在社会倡导节能环保的大背景下，汽车用钢也向着轻量化的方向发展，TWIP钢具有较低的比重(p=7.3g/cm3)，并且集高强度、高延展性、高成形性及高应变硬化能力于一身，这种非几的性能使其在提高汽车撞击安全性的同时，大幅减轻车重，因而在汽车结构部件上的应用有巨大潜力。但是TWIP钢的研究才刚刚起步，尚有很多问题需要解决，本文研究了TWIP钢的热加工行为及热轧过程中边裂产生的原因、冷轧及退火过程中晶界结构的演变规律及机理、拉伸变形过程中的形变机理及其影响因素、TWIP钢的薄带铸轧工艺及其组织、性能和形变机理。论文的创新性结果如下：
(1)TWIP钢凝固组织中A1元素的偏析和热加工过程中经过难加工区间（即低温高应变速率区域）是造成热轧过程产生边裂的主要原因。从TWIP钢凝固组织及热加工工艺参数的影响两个方面分析了TWIP钢热轧过程中产生边裂的原因。实验结果表明，由于TWIP钢在凝固过程中A1元素沿柱状晶晶界偏析，导致A1N形成，弱化了晶界，并且由于在热加工过程中铸锭被加热到高温，容易形成A1的氧化物而进一步恶化凝固组织，因此A1的氮/氧化物的产生恶化了TWIP钢的热加工性能，使得热加工过程中产生裂纹并沿夹杂物扩展；采用单道次压缩实验得到了TWIP钢的真应力-真应变曲线并结合显微组织的观察，根据动态材料学模型预测了TWIP钢在800～1000℃，应变速率在0.01～10s-l范围内热加工时的变形行为。结果表明，TWIP钢在此区间内进行热加工，存在难加工区间，即在低温高应变速率区域热加工容易产生流变失稳，并且显微组织与实验室条件下热轧的显微组织相符合。因此，应减少TWIP钢凝固过程中的元素偏析并避开难加工区间，以避免边裂的产生。
(2)选择冷轧压下量为10％退火温度为1100℃，将TWIP钢进行单步形变热处理或反复形变热处理，可以得到较多的特殊晶界，断开随机晶界的连通性，从而优化了晶界的结构。利用EBSD技术，研究了不同冷轧压下量及退大制度下TWIP钢的晶界演变规律，在此基础上分析了晶界结构的演变机理。结果表明，选择冷轧压下量为10％退火温度为1100℃，将TWIP钢进行单步形变热处理或反复形变热处理均可以得到较多的特殊晶界，断开随机晶界的连通性，从而优化晶界的结构。这是因为经过形变热处理工艺后的TWIP钢，由于冷轧压下量较小，因此在高温退火过程中发生了“应变诱发晶界迁移”，造成晶界间的相互反应，从而增加了特殊晶界的比例；并且，组织中形成了大量的特殊晶界三节点，代替了部分随机晶界，从而断开了随机晶界的连通性，改善了晶界的分布。对TWIP钢的力学性能测试和试样腐蚀行为的分析得知，通过形变热处理工艺改善TWIP钢的晶界结构及分布可以提高TWIP钢的断裂韧性和抗晶间腐蚀性能。
(3)根据TWlP钢应变硬化行为和显微组织的特点，可将其拉伸变形过程分为三个变形阶段，在不同的变形阶段位错、形变孪晶与位错及形变孪晶之间的交互作用均可以提高TWIP钢的加工硬化能力，最终产生“TWIP”效应。通过对TWIP钢拉伸变形过程中显微组织的观察以及真应力-真应变曲线特征的分析得出，TWIP钢在拉伸变形过程中的变形行为可分为三个阶段：第一个阶段(ε<0.07)，平面位错结构是主要的变形组织，位错滑移为主要的变形机制，因此加工硬化指数较小，加工硬化速率迅速降低。第二个变形阶段(0.07<ε<0.17)，位错和形变孪晶是变形组织的主要特征，形变孪晶与位错的交互作用为主要的变形机制，此阶段TWIP钢的加工硬化速率出现平台，加工硬化指数增加。第三个变形阶段(ε>0.17)，不同孪晶面上的两组形变孪晶和位错是主要的变形组织，位错和形变孪晶、形变孪晶之间的交互作用为主要的变形机制，在此变形阶段，加工硬化速率缓慢降低，加工硬化指数达到了峰值。正是由于TWIP钢拉伸变形过程中得到了较高的加工硬化速率和加工硬化指数，使得TWIP钢变形时产生无颈缩的大延伸，从而获得了“TWIP”效应。
(4)利用薄带铸轧工艺制造TWIP钢可以避免热加工过程中的边裂现象，并且得到优良的力学性能，其均匀延伸率可以达到常规工艺的81％；由于铸轧工艺得到的晶粒尺寸较小，抑制了TWIP效应的发挥。由于薄带铸轧工艺亚快速凝固及短流程的特点，利用该工艺制造TWIP钢，可以减少凝固组织中A1元素的偏析并省略常规工艺中的热轧工序，避开难加工区间，因而可以得到表面及边部质量优良的薄带。探索了薄带铸轧TWIP钢的后续处理工艺、显微组织、力学性能及形变机理，结果表明，薄带铸轧TWIP钢经过1100℃固溶处理20min后冷轧，并在1100℃固溶处理6min后可烈得到较好的力学性能，其抗拉强度可达655MPa，延伸率可达57.4％，均匀延伸率可达常规工艺制造的相同成分TWIP钢的81％。薄带铸轧及其后处理工艺得到的TWIP钢晶粒尺寸较常规工艺细小，抑制了形变孪晶的产生，TWIP效应没有得到充分的发挥，因而加工硬化能力和延伸率较常规工艺小。