目前,由于中锰钢在材料成本和机械性能之间具有良好的平衡性,因此已经得到了广泛的应用。通常情况下,中锰钢在热轧和冷轧后获得的组织为单一的马氏体相,经后续的临界区退火可获得马氏体和残余奥氏体的双相组织,由于残余奥氏体能延缓裂纹的扩展提高材料的低温韧性。因此,许多学者关注的重点是研究化学成分和不同热处理工艺参数对残余奥氏体含量的影响。同时,还有些学者通过特殊的轧制方法（温轧/温冲压）,在低碳微合金钢和中锰钢中获得具有细长晶粒和超细晶粒组成的层状铁素体组织结构,通过层片组织结构的分层层片断裂增韧来提高材料的低温韧性。故本文以0.06C-5Mn简单化学成分的中锰钢为研究对象,期望在临界区变形既能获得残余奥氏体又能获得层片结构组织,从而进一步提高材料的低温韧性。其主要研究内容为0.06C-5Mn钢在临界区不同变形工艺下的组织演变规律及其性能研究。实验结果如下:（1）通过Thermo-calc软件模拟计算并分析了 5Mn钢的相变过程,设计了5Mn钢的化学成分,以确保实验5Mn有获得残余奥氏体的能力。利用膨胀相变仪测定其相变点Ac1为524℃,Ac3为766℃,并制定了临界区变形工艺。通过MMS-200热模拟实验机研究了临界区不同变形温度、不同变形量、不同应变速率组织演变规律;通过450 mm轧制机组进行实验室轧制研究其力学性能并分析了其分裂增韧的机理。（2）利用OM、XRD、SEM和EBSD等分析手段研究了临界区不同变形工艺下5Mn钢的显微组织演变及残余奥氏的含量及形态。随变形温度的升高,残余奥氏体的含量先升高后降低,在650℃含量达到最大值,为6.2%。随变形量的增加,残余奥氏体会出现三种形态分别为块状、薄膜状和颗粒状并且层片结构组织得到明显细化。在应变速率低于5 s-1时进行大应变变形,实验5Mn钢均会形成颗粒状残余奥氏体和层片结构组织,而且在低应变速率变形残余奥氏体的尺寸会有所增加。在奥氏体区保温后临界区变形,5Mn钢基体组织始终为粗大的马氏体板条,且没有形成残余奥氏体。（3）通过实验室轧制工艺研究了实验5Mn钢的组织演变和力学性能并分析了其增韧机制。控轧控冷（ThermoMechanical Control Process,TMCP）退火处理的5Mn钢的抗拉强度为830 MPa,屈服强度为615 MPa,延伸率为31.3%。TMCP钢ND方向的断口形貌为韧窝型,在-20℃时最大冲击功为280 J,随温度降低冲东北大学硕士学位论文 摘要击功不断降低,表现出明显的韧脆转变。临界区轧制（Intercritical Rolling,IR）的实验钢的抗拉强度为1099 MPa,屈服强度为715 MPa,延伸率为16.2%。IR钢ND方向的断口形貌为四层分裂型,上平台能量高达430 J,随温度的降低冲击功缓慢降低,即使在-196℃也可以获得122.3 J的冲击功,获得良好的低温韧性。实验5Mn钢通过残余奥氏体增韧和分层层片分裂增韧的综合作用提高了实验钢的低温韧性,为高低温韧性中锰钢的制备提供了理论指导。