中锰钢作为典型的第三代先进高强钢,因其在临界退火（Intercritical Annealing,IA）处理后具有的优异强塑性结合而受到国内外学者的广泛关注。目前中锰钢的研究主要集中在提高其力学性能以及消除吕德斯（Lüders）带所引起的塑性失稳。然而大多数报道中提到的Lüders带消除方法都会对中锰钢的力学性能造成额外的负面影响或提高其生产成本。因此,本文借助于Gleeble-3500热模拟试验机,针对成分为20Mn7中锰钢开展形变与热处理对实验钢组织演变和力学特征的影响研究,并提出了一种温热变形+临界退火的热处理复合工艺。即通过改变中锰钢热变形过程中的工艺参数来调控临界退火前的原始组织,进而对临界退火后中锰钢的力学性能进行调控,在不增加额外的工业生产成本的前提下,既能提高中锰钢的力学性能,又能消除Lüders带。研究工作包括:针对中锰钢热变形过程中容易开裂的问题,研究中锰钢的热变形行为,以期得到实验钢的最佳热加工工艺区间;探讨了温热变形+临界退火复合工艺对中锰钢综合力学性能提升的作用,以及Lüders带得到抑制的微观机理。论文获得的主要研究结果如下:（1）采用Gleeble-3500热模拟试验机进行单道次和双道次热压缩实验,研究了实验钢的热变形行为及动态/静态再结晶规律。建立了实验钢的流变应力本构关系和再结晶动力学模型。同时通过3D热加工图的建立,研究了热加工参数对实验钢热加工性的影响,发现在热变形过程中要尽量避免高温和高应变速率工艺参数(1100～1150°C＆0.05～1s-1)带来的塑性失稳。（2）热轧退火态20Mn7中锰钢在室温下的微观形貌主要由片层状或薄膜状的铁素体和奥氏体组成,而冷轧退火态则主要表现为等轴状。热轧退火态的力学性能在645°C下退火1h时达到最佳,强塑积达到40 GPa·%。冷轧退火态的力学性能在630°C退火2h时达到最佳,强塑积达到42 GPa·%。但是,两种状态下的实验钢拉伸屈服行为截然不同。热轧退火态实验钢呈现出连续屈服行为,而冷轧退火后材料呈现出非连续屈服。这是由于冷轧退火态的基体内的位错密度很低,相应的可动位错也较少,且绝大多数可动位错容易形成柯氏气团,因此需要在更大的外加应力作用下启动柯氏气团,即产生Lüders带来协调变形。（3）与冷轧退火态和热轧退火态试样相比,经过温热变形+临界退火复合工艺处理的试样具有更优的综合力学性能。尤其是经过低温大应变速率(850°C＆0.1s-1)温热变形的试样,在645°C下退火1h后,强塑积达到53 GPa·%。其力学性能提升的根源在于试样微观组织中既包含了块状形貌又包含了薄膜状形貌的奥氏体,导致试样在拉伸变形过程中发生了具有明显阶段性特征的“双重TRIP效应”。其中,块状奥氏体主导了“双重TRIP效应”的第一阶段,而薄膜状奥氏体主导了第二阶段。（4）温热变形+临界退火复合工艺处理在提高中锰钢力学性能的同时还消除了Lüders带,其主要原因是块状晶粒和薄膜状晶粒的形成机制不同。薄膜状铁素体中包含更多的初始可动位错,所以不需要进行更多的位错形核来启动位错塑性。而块状铁素体中较低的位错密度和屈服点延伸直接相关。并且,薄膜状铁素体比块状铁素体具有更低的最大剪切应力,也最容易启动位错塑性。所以试样的屈服行为由薄膜状铁素体塑性变形行为主导,从而使Lüders带得到有效抑制。（5）由于在工业生产和成型过程中,中锰钢存在的轧制易开裂以及Lüders带所引起的塑性失稳等问题,制约了中锰钢在实际工业中的广泛应用。本文提出的温热变形+临界退火复合工艺可以显著提升中锰钢综合力学性能,同时消除了Lüders带。该工艺路线相较于其他工艺更为简单,工业成本相对较低,可为制备具有优异力学性能的中锰钢提供一种低成本新方法。