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由于环保和节能的需求,汽车轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。而汽车轻量化主要体现在汽车结构件优化和材料合金化两个方面,本文采取的是材料合金化降低密度。Fe-Mn-Al-C低密度高强度钢拥有着较高的强塑积(强塑积为60GPa·%,一般延伸率可达60%),较低的密度(远远低于7.0g/cm3),较好的抗腐蚀性能,是最具潜力的汽车用钢。本文通过成分设计、熔炼工艺、固溶处理及室温拉伸变形研究了Fe-28.24Mn-9.97Al-0.81C和Fe-27.5Mn-13.35Al-0.81C两种实验钢的组织和力学性能,同时采用电化学工作站和慢应变拉伸速率试验机研究Fe-28.24Mn-9.97Al-0.81C钢的耐腐蚀性能和抗应力腐蚀性能。设计成分为Fe-28.24Mn-9.97Al-0.81C和Fe-27.5Mn-13.35Al-0.81C两种低密度钢强度钢,其密度分别为6.75g/cm3和6.52g/cm3,与纯铁相比,其密度分别下降了14.5%和17.7%。通过差热分析(SDC)讨论了两种实验钢的相变或析出相的转变温度,随后根据相应的差热分析数据为两种实验钢提供了固溶处理工艺依据,且研究不同固溶处理工艺条件下的组织和力学性能演变过程,相应的结合了SEM、EDS和XRD等测试技术。研究表明:成分为Fe-28.24Mn-9.97Al-0.81C的是单相奥氏体钢,成分为Fe-27.5Mn-13.35Al-0.81C是奥氏体-铁素体双相钢;单相奥氏体钢随着固溶温度的升高奥氏体晶粒粗化,再结晶晶粒长大,晶界平直化,且大量的退火孪晶出现,并贯穿整个奥氏体晶粒。奥氏体-铁素体双相钢随着固溶温度的升高奥氏体晶粒粗化,细小的铁素体分布于晶界处或奥氏体中,随后又粗化为块状,且大量的退火孪晶出现,并贯穿整个奥氏体晶粒。随着固溶温度的升高两种实验钢的强塑积和延伸率都是先增大后减小,Fe-28.24Mn-9.97Al-0.81C钢固溶温度为1050℃保温1h时材料强塑积和延伸率最高,表现出最好的综合力学性能(60.11GPa·%);Fe-27.5Mn-13.35Al-0.81C钢固溶温度为1100℃保温1h时材料强塑积和延伸率最高,表现出最好的综合力学性能(28.35GPa·%)。相比较两种实验钢,Fe-28.24Mn-9.97Al-0.81C钢符合实际应用要求。本文把Fe-28.24Mn-9.97Al-0.81C钢置于温度为35℃的3.5%NaCl溶液中进行浸泡实验,结果表明:Fe-28.24Mn-9.97Al-0.81C钢的腐蚀过程可以分为点蚀主导期、点蚀-全面腐蚀过渡期、全面腐蚀主导期,同时也证实了腐蚀产物的演变,最终获得的腐蚀产物是Fe2O3、Fe3O4、Al2O3、Mn2O3、Mn3O4。随后通过失重法和电化学测试研究了耐腐蚀性能,同时利用慢应变速率拉伸试验研究了抗应力腐蚀性能,结果发现:Fe-28.24Mn-9.97Al-0.81C钢耐腐蚀性能远远高于Fe-29.5Mn-3.2Al-1.5Si钢,抗应力腐蚀性能也远远高于Fe-29.5Mn-3.2Al-1.5Si钢。