高锰钢作为耐磨材料,被广泛应用于高载荷或冲击磨损的工况下。轻量化是钢铁材料发展的趋势之一,也是满足工业节能降耗需求的重要途径。为了明确轻质化元素铝的含量对此类钢种的影响,以高锰钢ZGMn18Cr2为基础,通过控制铝质量分数,得到成分不同的轻质高锰钢。利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）及电子探针（EPMA）等手段对其微观组织进行表征。采用硬度、室温冲击和拉伸实验测试了其力学性能,并且研究了轻质耐磨钢的冲击磨损行为。结果表明,随着铝含量在0-11%范围内不断增大,高锰钢的密度得到明显降低,铁素体相逐渐稳定,晶粒得到细化。同时,材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率和室温断裂冲击功先升高后下降;硬度则先下降后升高。这些性能的改变与铝含量的变化、第二相铁素体的出现以及含铝碳化物的数量有重要关系。进一步研究了固溶处理和时效处理对ZGMn18Cr2-x Al（x=4、11）轻质高锰钢的组织和性能的影响。结果表明:ZGMn18Cr2-4Al钢固溶处理后,组织中粗大的碳化物完全溶解,同时晶粒细化,出现较少孪晶,在更高固溶温度下晶粒粗化;时效处理后ZGMn18Cr2-4Al钢基体始终为单一奥氏体,但在600℃时效后,晶界处有明显的κ碳化物析出,而奥氏体中弥散分布的κ碳化物开始粗大。随着固溶温度的上升,晶界上粗大的碳化物溶解,ZGMn18Cr2-4Al钢的硬度先略微下降,然后在一个相对稳定的区间波动;冲击功则先增加后趋于平稳;屈服强度、抗拉强度和延伸率则先升高后下降。随着时效温度的上升,奥氏体组织中的κ碳化物逐渐粗化,ZGMn18Cr2-4Al钢的硬度缓慢上升;冲击功先缓慢上升后呈断崖式下跌;屈服强度、抗拉强度和延伸率则持续下降。铝的添加促进了弥散分布的κ碳化物析出,提高了材料的力学性能,但随着时效温度的提高,κ碳化物的粗化对材料性能不利。ZGMn18Cr2-11Al钢在固溶处理后铁素体中的奥氏体完全消失,孪晶开始出现,随着固溶温度升高铁素体也会完全溶解,奥氏体晶粒粗大,并且孪晶大量出现在奥氏体晶粒之中;随着时效温度的改变,铁素体中析出的针状κ碳化物向颗粒状转变,并且在两相之间的边界和奥氏体中会析出片状κ碳化物。随着固溶温度的升高,铁素体组织中的奥氏体溶解,弥散分布的铁素体改善了基体性能,ZGMn18Cr2-11Al钢的硬度先上升后下降;冲击功持续上升;屈服强度、抗拉强度先下降后上升,延伸率则先降低后略微上升。随着时效温度的升高,铁素体组织中析出的针状κ碳化物逐渐转变为颗粒状,同时也在奥氏体中析出片状κ碳化物和在晶界处析出边界κ碳化物,ZGMn18Cr2-11Al钢的硬度呈现指数型增大;冲击功先上升后下降;屈服强度、抗拉强度缓慢上升,延伸率则逐渐下降。这些性能的变化与时效温度的上升使组织中κ碳化物的形态的变化以及边界κ碳化物的形成有关。最后研究了1100℃固溶处理后的轻质高锰钢ZGMn18Cr2-x Al（x=0、4、7、11）和固溶-时效处理后的ZGMn18Cr2-4Al钢在不同冲击功（0.5 J、1 J、2 J、3.5J）下的冲击磨损行为。结果表明:固溶处理后的ZGMn18Cr2-4Al轻质高锰钢的冲击磨损失重率在所有冲击功下均低于其余高锰钢。在低冲击功下,时效处理后的ZGMn18Cr2-4Al钢的冲击磨损失重率低于固溶未时效状态的ZGMn18Cr2-4Al钢和ZGMn18Cr2钢,时效过程中,铝的添加析出了大量的含铝κ碳化物,提高了轻质高锰钢的耐磨性;在高冲击功下,固溶未时效状态的ZGMn18Cr2-4Al钢的冲击磨损失重率小于时效处理后的ZGMn18Cr2-4Al钢和ZGMn Cr2钢,因为铝的加入改善了加工硬化效果,高冲击功下加工硬化效果激活,而且晶界的κ碳化物会在高冲击功下破碎,进而形成了剥落区。综上可知,含铝高锰钢始终比未添加铝的高锰钢的耐磨性能优异。在低冲击工况条件下,时效处理后的含铝高锰钢耐磨性能表现更好;在高冲击功工况下,固溶未时效处理后的含铝高锰钢耐磨性能更佳。因此,合适铝含量的轻质高锰钢（尤其是ZGMn18Cr2-4Al）具有在冲击磨损工况下的良好应用前景。