因能源和资源的不断匮乏,提高了钢铁工业开发传统钢铁材料的性能潜力的要求,开发具有优良强韧性的高强度钢材成为钢铁领域的研究新方向。超细晶材料（亚微米晶和纳米晶）已经从科学和工业界取得了显著的重要性。而深冷轧制（Cryorolling,CR）技术是近几年国际上出现的一种制备超细晶粒金属板材的冷加工新方法,该技术是通过对常规热轧（或冷轧）材料在液氮低温的条件下进行多道次轧制,抑制轧制过程中的动态回复并保留轧制过程中形成的高密度位错,利用这些位错增加后续快速退火过程中的再结晶形核点,形成亚晶或超细晶材料。因此本课题是针对304奥氏体不锈钢在常规室温冷轧生产条件下奥氏体晶粒组织粗大、尺寸分布不均匀且强度偏低等一系列问题,提出了把深冷轧制工艺（深冷轧制结合快速退火）运用到晶粒组织超细化的研究中,来达到大幅度提高奥氏体不锈钢强韧性的目的。本文主要内容如下:（1）采用304奥氏体不锈钢为实验原材料,对奥氏体不锈钢试样进行室温轧制、深冷轧制及快速退火工艺处理,研究深冷轧方式、深冷轧制压下率、退火温度及退火时间等工艺对奥氏体不锈钢微观组织的影响。实验结果表明,逆转变奥氏体含量及晶粒尺寸随退火温度的升高和退火时间的延长而增大,而退火温度对逆转变奥氏体的含量和晶粒尺寸的影响程度要大于退火时间;在相同退火工艺条件下,深冷轧制与室温冷轧工艺对比,逆转变的奥氏体的含量更高,而随深冷轧制压下率的增大,逆转变奥氏体的含量增大,压下率为65%的试样在700℃及以上时,等轴态奥氏体晶粒增多并逐渐趋于均匀化,压下率为65%的试样,在700℃下退火320s时,平均晶粒尺寸约为200nm。（2）对经不同深冷轧制压下率及快速退火工艺处理的不锈钢试样进行力学性能检测,分别研究了深冷轧制及快速退火工艺对奥氏体不锈钢强度、延伸率、强塑积及断口形貌的影响。实验结果表明,304奥氏体不锈钢试样的强度随着退火温度的升高和退火时间的延长而降低,而延伸率和强塑积均呈上升趋势,而退火温度在700℃及以上时,不锈钢试样的强度、延伸率和强塑积均随压下率的增大而升高,经深冷轧制及退火处理试样的强塑积均在20000MPa%以上,压下率为65%的试样,在750℃退火320s处理后,延伸率和强塑积分别为40.79%和40475MPa%。对深冷轧制快速退火处理后的试样,拉伸试样的断口形貌随着退火温度的升高、退火时间的延长及压下率的增大而逐步趋于均匀的等轴态韧窝,呈典型的塑性断裂。（3）对不同工艺处理的不锈钢试样进行了维氏硬度、物相分析以及宏观织构的检测分析。实验结果表明,随着退火温度的升高和退火时间的延长,不锈钢试样的硬度减小而形变诱导马氏体逆转变为奥氏体的程度增大,在退火工艺相同的条件下,随着压下率的增大,硬度和逆转变奥氏体含量呈上升趋势,经深冷轧制及退火处理的试样硬度值均在300HV10以上,在压下率为65%的试样,在750℃退火320s处理后,奥氏体含量约为65.12%。不锈钢试样α和γ取向线的取向密度均随压下率的增大、退火温度的升高和退火时间的延长而减弱。