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由于Fe-Mn-Al-C系TWIP钢具有较高的强度、延伸率、良好的低温韧性、无磁性以及较低的合金密度等优异性能,使得Fe-Mn-Al-C钢在先进的交通运输系统特别是汽车工业以及高安全标准火车工业中具有较大的应用潜力,这使得Fe-Mn-Al-C钢在汽车工业领域以及钢铁工业领域引起了人们极大的兴趣。另外,Fe-Mn-Al-C钢也可有其他方面的应用,例如在非腐蚀环境下部分替代较为昂贵的铬-镍奥氏体不锈钢；应用于需要较高强度非铁磁性材料的高速旋转的发电机带端环转子,以减少其重量；在制冷技术领域可以用于液态气体的存储与运输。因此,随着生产工艺的不断提高和完善,Fe-Mn-Al-C系TWIP钢的应用前景将更加广阔。但是,于Fe-Mn-Al-C系TWIP钢的研究刚刚起步,尚有许多问题需要解决,如：组织性能随变形条件的变化,以及塑性变形机制的形成机理还需进一步的深入研究；抗氧化行为也需要全面的探讨,使其作为替代Fe-Cr-Ni奥氏体钢的Fe-Mn-Al-C系无磁钢、低温钢,以及某些功能合金得到迅速的发展提供理论参考。本文研究了Fe-Mn-Al-C系TWIP钢的热加工行为及组织演化规律、热轧过程中组织性能的演变、冷轧薄板组织及力学性能随固溶工艺的变化规律及拉伸变形过程中的塑性变形机制及其影响因素、加工硬化机制、TWIP钢的抗高温氧化行为,取得了如下研究成果：(1)通过高温单道次压缩实验测定了两种典型成分的Fe-Mn-Al-C系TWIP钢的流变应力曲线。研究了TWIP钢在高温压缩过程中的变形行为、变形组织特点以及组织演化行为,分析了TWIP钢高温变形抗力的影响因素并建立了变形抗力模型。通过等效应变法则分析了TWIP钢的动态再结晶过程。结果表明,应变速率对30Mn20Al钢的动态再结晶激活能有明显影响,激活能的变化使TWIP钢的再结晶难易程度发生变化；试样在单轴压缩变形过程中,具内部变形是不均匀的,等效应变分布为：试样心部最大,与压头接触部分的中间位置最小。分析了等效应变确定动态再结晶的可行性。(2)研究了Fe-Mn-Al-C系TWIP钢在单轴拉伸变形过程中的加工硬化行为和显微组织特点,通过应力—应变曲线以及加工硬化速率和加工硬化指数随真应变的变化关系,研究了TWIP钢的变形行为和相关机理。TWIP钢的单轴拉伸变形过程可分为三个阶段：第一阶段,平面位错结构是主要变形组织，位错滑移为主要变形机制,因此加工硬化指数较小,加工硬化速率迅速降低,达到屈服时此阶段结束。第二阶段,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变形机制,此阶段中30Mn20A13钢低温(700,800℃)固溶处理时因为屈服平台的出现使得加工硬化速率出现极小值,在屈服平台结束点加工硬化速率开始进入平台阶段,高温(900-1000℃)固溶处理的试样则随着屈服进入平台阶段；20Mn23AlV钢变形过程中没有出现屈服平台,所以随着试样产生屈服,形变孪晶的产生,加工硬化速率下降的速率减慢；两种TWIP钢此阶段中的加工硬化指数均随应变的增加而增加。第三阶段,不同孪晶面上产生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,在此阶段,加工硬化速率因为形变孪晶形成速率减慢而出现平台,在试样即将断裂时又缓慢降低,加工硬化指数达到了维持在较高水平并达到峰值。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。(3)利用单轴拉伸结合光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对微观组织的观察,研究了不同应变速率(2.97×104～1.49×10-1s-1)和变形温度(-60～600℃)对Fe-Mn-Al-C系TWIP钢变形机制的影响。结果发现,随应变速率的增加,TWIP钢的晶粒变形程度减弱,形变孪晶数量减少,加工硬化速率由三阶段变为两阶段；随变形温度升高,TWIP钢的变形机制由以孪生为主转变为以滑移为主；通过热力学公式估算了不同温度(t)下层错能(I)的大小,分析了层错能与变形机制的依赖关系,结果表明,当-60℃≤t≤100℃,14mJ/m2≤F≤32mJ/m2时,变形机制以孪生为主；当100℃<t<300℃,32mJ/m2<F<72mJ/m2时,滑移与孪生相互竞争是主要的变形机制；当t≥300℃时,I-≥72mJ/m2时,变形机制为滑移；当变形温度升高至600℃时,TWIP钢发生软化,并在晶界产生A1N析出,容易引起微观裂纹,造成断裂。(4)利用同步差热分析仪研究了Fe-Mn-Al-C系TWIP钢的高温抗氧化行为,分析了TWIP钢的氧化动力学及氧化膜的结构及成分。结果表明,温度高于800℃, TWIP钢的抗氧化性显著减弱,氧化曲线遵循抛物线氧化规律。随着氧化温度的升高,试样表面的颜色由蓝色变为黄色,再变为黑色,氧化膜变得均匀致密,且厚度不断增厚,表面晶粒逐渐长大；随着温度的升高,因为选择性氧化使得氧化膜的形貌发生变化。