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近年来,在保证材料综合力学性能较好又尽量节约成本的前提下,发展了第三代高强钢,主要是中锰成分体系高强钢,其Mn含量一般在4%～12%,强塑积可达25GPa·%～60GPa%。中锰钢之所以具有较好的综合力学性能主要在于其利用组织中残留的亚稳态奥氏体在形变过程中可产生TRIP效应增强增塑。为了获得含量较多的残留奥氏体(RA)组织,关键在于实验钢的成分设计和热处理工艺。本论文设计了 Fe-0.2C-9Mn-3.5Al成分中锰钢,研究了不同热处理工艺对含δ-铁素体中锰钢组织演变、力学性能及其变形行为的影响,以期为高强度钢微观组织调控和力学性能优化提供实验和理论基础,主要结果归纳如下:(1)采用奥氏体逆转变(ART)工艺研究了实验钢的组织演变和力学性能,其室温组织主要由δ-铁素体、临界铁素体(IF)和残余奥氏体(RA)多相组成,RA含量较高(>40%);实验钢在临界区750℃保温60min,可获得较好的综合性能,强塑积可达30.78GPa·%,冲击吸收功可达182J。(2)在奥氏体逆转变工艺基础上增加了循环淬火步骤,即循环淬火-奥氏体逆转变(CQ-ART)工艺。结果表明,实验钢室温组织中可获得较为细小的奥氏体团且Ra含量略有提升(～52%),最优强塑积和冲击吸收功分别提升至41.53GPa%和221J。CQ-ART工艺对实验钢性能优化主要归因于循环淬火细化了奥氏体组织和转变较充分的TRIP效应。(3)将淬火配分工艺(QP)应用于中锰钢中,其室温组织主要由δ-铁素体、大量马氏体(M)和少量RA组成,RA含量相比于ART工艺实验钢较少(<20%)。QP工艺实验钢抗拉强度均较高(>110OMPa),但总伸长率较小(<25%),其较优的强塑积和冲击吸收功分别为25.26GPa·%和为47.16J。组织中大量的马氏体可较好地改善实验钢的强度,但少量Ra不利于发挥形变诱发塑性效应增强增塑。(4)分析不同工艺实验钢应变硬化行为可知:ART实验钢应变硬化过程可分为四个阶段,即SⅠ-快速下降、SⅡ-缓慢下降、SⅢ缓慢上升和SⅣ-波动式下降。其中SⅢ缓慢上升阶段持续应变过程更久,表明ART工艺实验钢在应变中后期TRIP效应产生较充分,组织协调变形能力更好,更有利于获得较好的综合力学性能;而QP工艺实验钢应变硬化过程可分为三个阶段,即SⅠ-快速下降、SⅡ-缓慢上升和SⅢ-缓慢下降。其中SⅡ上升阶段表明材料在应变中期TRIP效应作用更大,抵抗变形能力更强,但是SⅡ阶段持续应变过程很短,对材料综合力学性能改善作用不明显。