高锰TWIP(Twinning Induced Plasticity,孪晶诱导塑性)钢以其高抗拉强度、出色的塑性变形能力受到了汽车工业界的广泛关注,但较低的屈服强度大大限制了其应用。本文以Fe-25Mn-0.5C高锰钢为对照,采用Mo合金化的方式,加入不同质量分数的Mo元素,通过调控轧制及热处理工艺,探究不同强化机制对含Mo高锰钢屈服强度的提升效果,并阐明了合金元素Mo在体系中的作用。首先,本文研究了含Mo高锰钢中析出强化的强化效果。通过对热轧开坯板材进行800℃保温45分钟的时效处理,在粗大奥氏体晶粒中析出了弥散分布的纳米尺度的富Mo碳化物。时效硬化曲线显示,Mo碳化物的析出与Mo含量密切相关,当Mo含量达到5%时会有明显的析出强化效果。时效后的室温拉伸曲线和XRD物相分析则表明,富Mo第二相的析出,使得5Mo试样的屈服强度提升了100MPa,并且明显提高了其加工硬化能力,但塑性变形机制依旧以TWIP效应为主。实验证明,纳米第二相的析出强化依旧是奥氏体高锰钢的有效强化方式。而后,本文研究了形变强化对含Mo高锰钢的强化效果。通过对含Mo高锰钢板材进行40%变形量的冷变形处理,研究了冷塑性变形对高锰钢显微组织和力学性能的影响。研究发现,Mo元素能显著提高冷变形基体的热稳定性,提高其再结晶温度,抑制基体的再结晶行为。实验证明,可以通过改变退火温度,控制冷变形钢材的再结晶进程,获得冷变形组织与再结晶晶粒的混合组织,获得了较好的强塑性匹配。最后,通过冷变形在含Mo高锰钢中引入高密度的纳米孪晶和ε马氏体的混合组织。Mo含量越高,纳米孪晶含量越高,ε马氏体的含量越低。同时,由于Mo元素的加入可以显著提高变形基体的热稳定性。在随后的600℃保温15分钟的退火处理后,TEM结果显示,随着Mo含量的增加,纳米孪晶依旧能稳定存在于基体中,贡献强度;而XRD结果则表明钢材中的ε马氏体已经受热逆转变为拥用变形能力的奥氏体,该部分逆转变奥氏体与回复作用使得基体拥有良好的塑性变形能力。所以,Fe-25Mn-0.5C-5Mo试样在保持接近1.6GPa屈服强度的同时,还能有17%的延伸率。实验证明,在高锰钢中引入纳米孪晶组织,并通过Mo合金化使之在高温退火过程中稳定存在,是显著提高奥氏体高锰钢屈服强度的有效方式。另外,结合第三章和第五章的研究内容,揭示了Mo碳化物在不同基体结构下的析出行为。纳米孪晶区、纳米再结晶晶粒和粗晶晶粒中的析出特征明显不同。纳米孪晶区析出的Mo碳化物尺寸最小,只有几纳米到十几纳米,一般在一次孪晶和二次孪晶的交界处形核或者孪晶台阶处形核,析出后沿孪晶界呈现严格的线性排列;纳米再结晶区中析出的Mo碳化物则相对多样,有直径为几纳米的圆球状,也有几十纳米的圆棒状,并且析出相遗传有孪晶方向的线性排列特征;粗大晶粒中的Mo碳化物是明显的圆棒状或者片状,尺寸最大,在几十近百纳米不等,且较为弥散的分布于基体上。