采用热轧-温轧工艺制备了孪生诱导塑性(TWIP)钢和高碳钢双层复合材料，通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针等观察双层钢的显微组织与界面元素分布，发现两种材料界面结合良好、无缝隙和孔洞，Mn元素由TWIP钢侧向高碳钢侧扩散。复合材料热轧后进行铅浴处理，高碳钢区域形成细片状的索氏体组织，索氏体片层间距随铅浴温度升高而增大。520℃铅浴时平均片层间距为202 nm,抗拉强度为1 592 MPa,延伸率9.9%,材料的综合力学性能较好。铅浴处理后的双层钢在300℃进行多道次温轧，进一步细化晶粒，产生位错增殖，抗拉强度随温轧压下量增大而增大，延伸率有所降低。轧制压下量达到70%时，高碳钢侧的索氏体片层间距进一步减小，TWIP钢侧发生剧烈塑性变形，晶粒沿轧制方向拉长。