高锰、铝含量的奥氏体单相Fe-Mn-Al-C钢具有强度高、密度低、冲击能量吸收值高、塑性伸长率高、可时效强化等优点,作为一种潜在的新型汽车结构材料近年来受到广泛关注和研究。在热处理过程中,Fe-Mn-Al-C钢能够发生多种相变过程,如奥氏体转变为铁素体、奥氏体中析出κ-碳化物以及β-Mn相。κ-碳化物是一种面心立方的钙钛矿结构碳化物,它的析出能够提高钢的强度,同时,由于其具有与奥氏体接近的晶格常数,故κ-碳化物的析出并不会显著降低材料的塑性。而β-Mn是一种简单立方相,其通常在长时间时效后析出,会降低钢的塑性。目前对于Fe-Mn-Al-C钢热处理过程中组织转变的报道大多集中于对κ-碳化物析出行为的研究,对β-Mn相析出的研究鲜有报道。此外,预变形对于钢铁材料热处理时的相变过程会产生显著的影响,然而在Fe-Mn-Al-C钢中针对于预变形对相变的影响机制还没有明确的认识。针对这一问题,本文通过对Fe-30Mn-9Al-1C钢经预变形处理后,在中等温度下热处理时发生的固态相变行为进行研究,提出了一种β-Mn相在奥氏体晶粒内部快速析出的新机制,通过Johnson-Mehl-Avrami模型对β-Mn相在600℃下的固态相变过程进行了动力学拟合。此外,本文对Fe-30Mn-9Al-1C钢在不同应变速率下的力学性能进行了分析,发现在高应变速率下屈服强度随应变速率的相关性有异常变化。通过X射线衍射图谱拟合数据对这一现象进行了分析和解释。通过分析和讨论本文得出如下结论:（1）Fe-30Mn-9Al-1C钢经感应熔炼、浇铸、锻造、热轧、冷轧和退火后获得了室温下奥氏体单相组织。经测定,钢的密度为6.61 g/cm~3,较纯铁的密度降低了15.3%。基于次正规溶体模型进行估算,钢的层错能为92.7m J/m~2。（2）Fe-30Mn-9Al-1C钢经预变形后在550-750℃的中等温度范围内退火时能快速析出β-Mn相,析出位置包括奥氏体晶界和过渡带。沿过渡带析出的β-Mn相具有一定的空间连续性。通过调幅分解机制析出的晶内κ-碳化物促进了β-Mn相沿过渡带单独析出,而不存在铁素体相的相伴析出,其析出机制为γ（?）β-Mn+γ′。根据Fe-Mn-Al-C四元合金热力学模型计算得到析出反应的Gibbs自由能变为-46740.89 J/mol。最多可能有55.4%的应变储存能存在于变形带中。β-Mn相的临界形核半径为5.54 nm。（3）应变储存能集中于变形带以及变形的奥氏体晶界处,导致β-Mn相在热处理过程中的非均匀形核。通过Johnson-Mehl-Avrami方程拟合得出β-Mn相的Avrami指数小于1。（4）当应变速率在10-4-10~3 s-1范围内增加时,Fe-30Mn-9Al-1C钢的屈服强度和抗拉强度先逐渐升高,达到10~1 s-1时反而开始降低,应变速率敏感系数从0.049降至-0.048,其原因是当应变速率达到10~1 s-1后发生了动态应变时效现象,溶质原子与位错之间发生间歇性的阻碍关系。根据MAUD全谱拟合结果计算可知,在断裂面附近钢的位错密度达到1015 m-2数量级。根据优化后的Williamson-Hall作图法进行计算结果,在高应变速率下试样的螺型位错的比例增加;同时试样的M值在伸长率水平反常区域出现了增加的情况,反应出这一阶段试样位错之间的相互关联减弱,位错更多地呈随机分布,因此在变形过程中应力集中发生开裂的情况被推迟。在高应变速率下试样的绝热温升可以达到100℃以上,上述原因共同造成了Fe-30Mn-9Al-1C钢在高应变速率下的拉伸伸长率出现增加的情况。