高锰Fe-Mn-C系TRIP/TWIP钢具有高强度、高塑性以及优良的加工硬化能力。本文采用扫描电子显微镜、电子背散射衍射技术、X射线衍射、显微硬度计和MTS疲劳试验机研究了退火温度对冷轧态Fe20Mn0.3C钢微观组织及力学性能的影响。采用准原位拉伸EBSD技术研究了不同退火试样在拉伸过程中微观组织的演变规律及变形机制,采用MTS疲劳试验机对不同退火状态的紧凑型CT试样进行了裂纹扩展试验,研究了 Fe20Mn0.3C钢微观组织对疲劳裂纹扩展的影响。主要得到以下结论:冷轧变形试样经退火处理后,其硬度和屈服强度降低随着退火温度的升高而下降,而断后延伸率随退火温度的升高先升高后降低,800℃退火试样的拉伸性能达到最优。冷轧变形试样组织中存在ε-马氏体、α’-马氏体、形变孪晶及大量的位错。经400℃退火后,冷轧组织ε-马氏体与α’-马氏体已经全部转化为Y-奥氏体;随着退火温度的升高,形变组织开始发生再结晶,其再结晶开始温度为550℃,再结晶完成温度为650℃;退火温度继续升高时,奥氏体晶粒不断长大,其稳定性降低,空冷后转变成马氏体。950℃和1000℃退火空冷试样形成大量的淬火εth-马氏体。800℃退火试样的微观组织由均匀细小且非常稳定的奥氏体晶粒组织组成,在拉伸变形过程中主要变形机制为TWIP效应,使材料同时具有较高强度和较大延伸率。含有少量淬火εth-马氏体的850℃退火试样在拉伸变形过程中主要变形机制为TWIP效应,同时还有少量γ→εD转变的TRIP效应,形变εD-马氏体主要在原淬火εth-马氏体的界面处形核生长;含有大量淬火εth-马氏体的1000℃试样在拉伸变形过程中主要变形机制为TRIP效应,形变诱导的α’-马氏体主要在ε/ε相界面形核并沿着相界面生长。随着变形量的增加,裂纹易在ε/α’的界面形核扩展,因此,淬火εth-马氏体越多,材料的延伸率越低。在疲劳裂纹扩展速率较小时,800℃退火试样的等轴奥氏体组织抵御裂纹扩展的能力较弱,而含有马氏体的1000℃退火试样抵御裂纹扩展的能力较强。但随着裂纹扩展速率的增大,800℃退火试样抵御裂纹扩展的能力反而大于1000℃退火试样。当裂纹扩展速率达到一定值时,两种状态试样的裂纹扩展速率维持在某个范围类波动,然后跳跃到另一个数值波动。800℃退火试样在裂纹扩展过程中的变形机制为TWIP效应,而1000℃退火试样裂纹在扩展过程中的变形机制为TRIP效应。