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孪生诱发塑性钢(Twin induced plasticity steel,TWIP)是一种兼具高强度与高延展性的新型钢材,在汽车上有广阔的应用前景。TWIP钢的研究才刚起步,在退火工艺方面,存在许多问题尚未解决。本文以Fe-16Mn-1.4C-1.2AlTWIP钢为材料,分析退火工艺对其力学性能与组织的影响规律,拉伸速率对力学性能曲线的影响,以及拉伸过程中组织变化的规律,通过分析方法优化工艺参数,分别得到硬度与强塑积最优的工艺参数,为TWIP钢的应用提供参考。首先利用Design-Expert软件设计以加热温度、保温时间、冷却方式为因素的Box-Behnken(BBD)试验方案,构建硬度响应面模型,采用响应面分析法分析各退火因素与交互项对表面硬度的影响,优化退火工艺参数。结果显示:硬度回归模型能较好拟合试验数据、且在设计范围内能有效预测TWIP钢硬度值,预测在退火工艺为加热温度为600 ℃、保温时间为5 min、冷却方式为水冷时能获得最大硬度255.36 HV。通过金相组织分析试验钢随保温时间增加而维氏硬度下降的主要原因是:晶粒尺寸增大,晶界面积减少,降低了合金抵抗塑形变形的能力。其次,基于响应面分析法分析退火工艺因素对TWIP钢强塑积的影响。选取合适的退火因素与水平,用回归模型拟合工艺因素与强塑积关系,基于回归模型分析各因素的显著性与影响规律,最后实现工艺参数的优化与试验钢强塑积的预测。结果显示:强塑积回归模型能较好的拟合试验数据,预测加热温度为759 ℃、保温时间为211 min、冷却方式为炉冷时获得最优强塑积为59919.87MPa%,经实验验证偏差率为1.6%。单因素中保温时间的影响最显著,交互项中加热温度与保温时间的交互作用对强塑积的影响最明显。最后研究拉伸速率(6.67×10-4s-1、6.67×10-3s-1 6.67×10-2s-1)对强度、延展性、加工硬化曲线的影响,以及分析拉伸过程中组织变化的规律。结果显示:应变速率的影响在塑性变形阶段开始增大,随着应变速率的减小,抗拉强度与断后延伸率呈上升趋势,抗拉强度可达到870 MPa,延伸率至72%。试验钢的n值曲线是一条振幅不断增大的波形曲线,在远未到达断裂点时出现波形失稳状态。利用电子背散射衍射技术观察组织发现在变形过程中晶粒会逐渐改变取向,向有利取向<111>与<001>转动。晶间取向差越大的相邻晶粒转动的驱动力越大,导致拉伸后组织中大晶间取向差的减少与小取向差的增多。