固溶處理對Fe-30Mn-10Al-1C低密度鋼組織及力學性能的影響

付錫彬， 孟少博， 劉文勝， 張 可， 李昭東， 曹燕光， 章小峰， 雍岐龍

(1. 安徽工業大學 冶金工程學院， 安徽 馬鞍山 243032；2. 鋼鐵研究總院有限公司 工程用鋼研究院， 北京 100081)

近年來，世界能源問題、環境問題以及安全問題日益嚴重，汽車安全輕量化、工程機械輕質高參數化、航空航天飛行器減重增程、海洋工程與船舶裝備輕質高強耐蝕等成為研究熱點，使用輕質鋼或超高強度鋼替代傳統鋼，有望實現輕量化設計，因此開發具有更高強度和韌性以及更低密度的鋼種有著重要意義。Fe-Mn-Al-C輕質鋼具有高強度、高塑性、耐蝕性以及更低的密度等諸多優點，有望作為高端裝備輕量化、環境友好型的備選材料[1]。

Fe-Mn-Al-C低密度鋼按基體組織不同可分為4類：鐵素體低密度鋼[2-3]、鐵素體雙相低密度鋼[4-5]、奧氏體雙相低密度鋼[6-7]和奧氏體低密度鋼[8-9]。高錳高鋁含量的奧氏體雙相低密度鋼和奧氏體低密度鋼，由于具有較高的強度以及良好的塑性，有較高的應用價值和研究潛力[10]。研究表明[11]，每添加1%(質量分數，下同)的Al大致可以使鋼的密度降低1.3%。Mn的加入則可以擴大奧氏體相區，還可以通過提高鋼的層錯能使Fe-Mn-Al-C鋼的變形機制由相變或孿晶誘導塑性轉變為微帶誘發塑性。然而，Mn含量過高卻容易在鋼中產生β-Mn脆性相，極易引起鋼材脆性斷裂[12]。因此合理調控各元素含量和熱處理工藝對Fe-Mn-Al-C鋼尤為重要。Li等[13]研究表明，Si元素的添加不僅可以通過其固溶強化提高Fe-Mn-Al-C鋼的強度，而且還可以通過降低鋼的層錯能來提高其加工硬化能力。……