采用真空熔炼法制备Fe-20Mn-3.0Cu-1.38C高强度高塑性合金钢,通过单向拉伸、X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)方法研究了不同冷轧变形量(12.8%~73.37%)对该合金钢微观组织、力学性能的影响,分析了冷轧变形量为32.28%该合金钢的拉伸变形微观机制。结果表明,该合金冷轧变形前后均为单相奥氏体组织,无马氏体相变发生。随着冷轧变形量的增加,合金钢的屈服强度、抗拉强度均显著提高,伸长率则减小。当冷轧变形量为32.28%,该合金钢的规定非比例延伸强度高达1383.99　MPa,抗拉强度为1619.83　MPa,达到超强钢的水平,并仍然保留41.12%的伸长率,综合性能优异。该冷轧变量下的合金拉伸变形过程中,产生TWIP效应,位错的塞积、形变孪晶的产生以及位错与孪晶间的交互作用共同提高材料的塑性和强度。