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本文通过熔炼、铸锭以及热处理等工艺流程,成功开发了抗拉强度大于600 MPa,断后延伸率大于45%,减重达10%的Fe-12.6Mn-9Al-0.8C低密度铸钢。通过室温拉伸、室温冲击、硬度、OM、XRD、SEM和断口扫描等试验手段,研究了固溶、时效、均匀化退火、正火及等温淬火工艺对低密度钢组织及力学性能的影响。研究结果如下:设计Fe-12.6Mn-9Al-0.8C低密度钢由稳定的奥氏体和铁素体两相组成,其中奥氏体晶格常数为3.6643?,铁素体晶格常数为2.8978?,Al和Mn轻量化元素的加入使Fe基体点阵扩张,密度下降。固溶处理通过控制晶界碳化物的析出影响Fe-12.6Mn-9Al-0.8C钢的强韧性,700℃和750℃固溶处理后奥氏体和铁素体晶界有连续状κ-碳化物析出,钢的强韧性降低;固溶处理使树枝晶形貌发生改变,长条状铁素体相减少,钢的强度和塑性提高,但过高的固溶温度或固溶时间会造成铁素体组织粗大,钢的强韧性下降;1000℃固溶处理后低密度钢表现出良好强韧性组合,其抗拉强度为644.16 MPa,断后延伸率为40.31%。时效处理大幅提高了低密度钢的强度,未显著降低钢的塑性,从而获得了更加优异的强韧性;通过XRD和SEM等方法研究了低密度钢在时效过程中碳化物形貌和分布规律以及碳化物对钢力学性能的影响。结果表明,随时效时间增加,碳化物尺寸增大,数量增加,主要在晶界处分布。在500℃条件下时效5 h后低密度钢表现出良好强韧性,其抗拉强度达到了735.53 MPa,断后延伸率为20.1%。研究了均匀化退火及正火工艺对低密度钢组织性能的影响规律。结果表明,均匀化退火工艺可有效消除低密度钢枝晶偏析,使组织及成分更加均匀,但晶粒长大现象严重;正火处理可使低密度钢晶粒变得细小,塑性增加;850℃正火处理后力学性能最好,抗拉强度为618.49 MPa,断后延伸率达到了45.13%。