铜覆层钢板兼具基层钢板高的强度、硬度、良好的焊接性和铜覆层优良的导电性和耐腐蚀性,在汽车、制冷、武器和建筑等领域有广泛的应用前景。用铜覆层钢板代替铜制品,可减少铜资源的消耗,极大地降低材料成本和工程造价。传统铜覆层钢板一般由电镀法、爆炸法和轧制法三种方式获得,但前两种方法会造成环境污染和极大的噪声。为了顺应绿色环保的生产模式,本文深入研究轧制铜覆层钢板的力学行为和成形性能,为其工业化生产和市场应用奠定理论基础和实验支撑。以经过冷轧复合-扩散退火-冷精轧方法制备的铜覆层钢板为研究对象,深入研究其各向异性和成形性能,并通过550℃~800℃退火处理,从而达到调控界面结合强度,改善加工性和成形性的目的。本文采用金相、扫描电镜、电子探针等分析方法对铜覆层钢板显微组织、界面特征和元素分布进行观察,利用万能试验机系统研究铜覆层钢板的拉伸和反复弯曲性能,并通过杯突试验深入研究其成形性能,结果表明:退火过程中,铜层中的铜原子和钢层中的铁原子发生互扩散行为,界面处生成Fe-Cu固溶体层。随着退火温度的升高和保温时间的延长,扩散层厚度逐渐增加,其中受保温时间的影响尤其明显。然而保温时间过长,界面处会聚集大量氧元素,易于形成氧化物和空洞,对板材的力学性能产生不利影响。同时,随着退火温度的升高,钢层中铁素体晶粒明显长大,屈服强度和抗拉强度逐渐降低。退火温度为600℃时,随着保温时间的延长,强度变化并不明显。铜覆层钢板的力学性能呈现明显的各向异性,其中45°强度最高,90°塑性最好,退火处理可以提高板材应变硬化指数,改善加工性和成形性。铜覆层钢板的强度略低于单层钢板,然而塑性有了很大的提升。在650℃~800℃退火处理对比发现,铜覆层的存在会令复合板材的强度和塑性产生更为严重的各向异性。与原始铜覆层钢板相比,随着退火温度的逐渐升高,复合板材的断后伸长率、弯曲次数和杯突值都呈先升高后降低的趋势。其中在600℃时都可获得最大值,此时复合板材的塑性和成形性能最佳。