大应变冷拔珠光体钢丝因具有超高强度的同时兼具一定的塑性,广泛应用于桥梁缆索、汽车钢帘线和切割钢丝等重要工作领域。珠光体钢丝经过超大应变的冷拔后,出现渗碳体分解、加工硬化率显著降低等现象,限制钢丝的强度进一步提升。与珠光体相比,纯铁成分和组织结构简单,只有单一的铁素体相,深入研究剧烈拉拔条件下铁素体组织的形变和热稳定性,对理解超大形变珠光体的形变和强化有着重要的借鉴作用。本文以工业纯铁为研究对象,研究了其在剧烈冷拔过程中的显微组织演变和力学性能,分析讨论了大应变铁丝的变形和强化机制,并探究铁素体片层界面迁移对细化极限和力学性能的影响规律。在此基础上,研究了大应变冷拔铁丝热稳定性的影响因素,并对回复动力学和再结晶动力学进行深入的讨论。主要结论如下:采用冷拔形变技术,通过模具设计、控制形变速率和改善冷拔条件,制备出最高强度的铁丝,冷拔应变量ε=10.35时,铁丝抗拉强度从380 MPa增加到1812 MPa,这是目前已报道冷拔铁丝的最大应变和最高强度。冷拔铁丝的塑性变形可分为三个阶段:1)应变量ε≤1.3,铁素体晶粒沿拉拔方向被拉长,形成<110>拉丝织构,位错运动形成位错墙,该阶段的加工硬化率约为120。2)应变量1.3≤ε≤5.5,铁素体晶粒不断细化,位错密度增加,该阶段的加工硬化率提高至190。3)应变量ε≥5.5,晶粒细化逐渐变缓,加工硬化率显著降低,当冷拔应变量ε≥10.4,加工硬化率趋近于零。位错运动是冷拔铁丝形变过程中的主要变形机制,然而,当冷拔应变量ε≥8.9时,冷拔形变过程中应变诱导铁素体片层界面迁移引起铁素体片层合并,铁素体片层合并机制是通过三叉结点移动或h连接点移动。铁素体片层的界面迁移阻碍了铁素体片层的进一步细化,导致铁素体晶粒细化存在极限（～80 nm）,是加工硬化率显著降低、强度趋于饱和的主要因素。大应变冷拔铁丝的屈服强度与铁素体片层宽度d平方根的倒数成线性关系,符合Hall-Petch关系:σ=σ0+k×d-1/2,k值介于0.31～0.49 MPa·m0.5之间,与冷拔应变量有关。冷拔应变量对冷拔铁丝的热稳定性有着重要影响。回复过程中,冷拔应变量越大,回复速率越快,加工硬化消除越多。应变量ε=2.04的冷拔铁丝经500℃热处理30 min后,加工硬化消除了37.4%,延伸率从3.9%提高到13.9%。应变量增加到ε=4.28时,加工硬化消除了54.2%,延伸率从2.1%提高到12.1%。应变量进一步增加到ε=8.89时,加工硬化进一步消除了75.6%,然而,延伸率仅从1.2%提高到1.4%。冷拔应变量ε≤4.3时,在畸变程度较高、晶体缺陷较多的区域优先形核,退火后的组织由再结晶区域和粗化的变形区域组成,因而保留了大部分的加工硬化,同时又恢复了良好的塑性。回复的主要机制是位错重排和位错攀移形成亚晶多边化,亚晶逐渐合并长大形成再结晶晶核。冷拔应变量ε≥6.0时,热处理过程中铁素体片层均匀粗化,退火组织由粗化的铁素体片层组织,因而加工硬化大部分被消除,但塑性没有明显的回复。回复的主要机制是铁素体片层通过三叉结点移动引起铁素体片层合并粗化,粗化的铁素体片层通过界面弓出形核,逐渐向等轴结构转变,形成再结晶核心。