新型具有相变诱导塑性效应的淬火-再分配钢(Quenching and Partitioning steel,Q&P钢)因具有良好的强度和塑性匹配而受到广泛关注。受加热手段限制,目前对Q&P钢性能优化的研究大多局限于成分设计及部分工艺参数的调整。最近,横磁感应加热技术的成熟使得快速加热在工业热处理过程中的应用成为可能。结合快速加热的Q&P热处理工艺将从奥氏体化过程开始影响材料微观组织的演化过程,最终改变材料的力学性能。本文利用Gleeble、Stain等热处理模拟设备,扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)等组织观察检测设备以及准静态、高低温、高速的拉伸试验机等实验手段,对快速热处理条件下Q&P钢的组织演变机理及力学性能变化进行了全面系统的研究,主要研究内容与结论如下:首先,研究了在不同加热速率下连续加热过程中冷轧Q&P钢铁素体再结晶行为。研究发现,加热速率的升高推迟了铁素体再结晶发生,使铁素体再结晶与奥氏体相变过程发生重叠。当加热速率提高到300℃/s,铁素体的再结晶行为基本被完全抑制。珠光体球化程度与铁素体再结晶程度成正比。基于JMAK方程建立的再结晶动力学方程可较准确描述再结晶百分数随温度及加热速率的变化过程。其次,研究了在不同加热速率下连续加热过程中冷轧Q&P钢奥氏体相变行为。研究发现,铁素体再结晶程度密切影响奥氏体形核与长大方式:再结晶完成的区域,奥氏体在铁素体晶界碳化物聚集处形核,沿该晶界快速长大,在奥氏体晶界形成富碳区;未发生再结晶的区域,铁素体/珠光体相界面、变形铁素体晶界及晶内缺陷处均成为奥氏体形核点,奥氏体出现爆发式形核,高浓度碳由奥氏体晶内向晶界扩散。热膨胀及相变动力学被用于分析奥氏体相变过程。再次,研究了奥氏体化工艺对Q&P钢最终的组织性能的影响。结果表明:对于快速加热过程,由于快速形核以及碳原子快速扩散,奥氏体化模型接近于仲平衡,导致奥氏体加速形成且体积分数有可能超过保温温度下平衡态奥氏体体积分数。断口分析说明慢速加热形成的条带状马氏体组织易于发生截断式断裂,降低了材料塑性。对于完全再结晶或是无内应力的带钢,加热速率的变化对组织演变及材料力学性能的影响并不明显。快速热处理后的Q&P组织中存在细小且多形态的残余奥氏体,拉伸过程中可以产生持续的TRIP效应。然后,对比研究了传统及快速热处理条件下淬火及再分配条件对Q&P钢的组织性能影响规律。结果表明在计算得到的最佳淬火温度下,Q&P钢具有最佳的残余奥氏体体积分数。分析得出马氏体的存在利于贝氏体形核,较高的含碳量使快速加热Q&P钢配分过程中贝氏体相变被部分抑制。经统计,快速热处理得到的Q&P钢在15%-27%的延伸率区间内,抗拉强度较传统加热样品平均提高90MPa,可实现由Q&P 980等级到Q&P 1180等级的性能跨越。最后,研究了变形条件对Q&P钢组织及力学性能的影响,结果表明:在不同拉伸温度(-50℃～300℃)下,随着拉伸温度的升高,受TRIP效应、高温软化、动态应变时效以及碳化物析出的先后影响,Q&P钢抗拉强度先降低再升高。残余奥氏体热稳定性分析表明快速加热Q&P钢中的残余奥氏体因平均含碳量高而具有较好低温稳定性;其机械稳定性特征经历了-50℃～100℃、100℃～250℃、250℃～300℃三个温度区间的变化。在不同应变速率(0.1 s-1～800 s-1)下,随应变速率升高,Q&P钢的抗拉强度逐渐增大。传统加热Q&P钢应变速率敏感度更高,快速加热Q&P钢中的残余奥氏体转变更充分。Zerrilli-Armstrong(Z-A)修正本构模型因可考虑变形升温,相比于Johnson-Cook(J-C)模型的准确度更高。