随着社会的快速发展,能源与环境问题日益严峻,汽车行业也将实施轻量化作为减少温室气体排放的策略。Fe-Mn-Al-C系低密度钢作为潜在先进高强钢的一类,表现出高强度、韧性、疲劳性能的良好结合,很有希望应用于合金的结构用途领域,被视为汽车轻量化材料的未来发展方向。Fe-Mn-Al-C系低密度钢通过成分设计与工艺调控,可以产生多种微观结构并获得较好的性能,但目前由于缺乏应用性能方面的相关知识,加上该钢种杨氏模量的降低以及高Al和高Mn含量带来的加工问题,导致其在汽车行业中的应用尚未普及。与传统的高强钢相比,该合金的腐蚀性能并未得到改善,在摩擦行为相关方面的研究也很少,在不同条件下的耐磨性能仍然是未知的。为了解决上述问题,本文试图通过实施一步气体与离子氮化处理工艺同时提高Fe-Mn-Al-C系低密度钢的表面耐蚀性与耐磨性,以9Al、10Al、12Al三种成分、多种相结构的合金为研究对象,系统研究了气体与离子氮化处理对该合金的表面组织、机械性能、在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为、400℃下的摩擦磨损行为等方面的影响。期望通过该方法扩展Fe-Mn-Al-C系低密度钢的加工工艺范围,并为该合金的综合性能优化提供一定的参考价值。本文的主要研究内容和结论如下:（1）9Al、10Al、12Al三种钢的密度分别为6.82 g/cm~3、6.77 g/cm~3、6.55g/cm~3,锻造后的9Al钢为γ单相结构,10Al、12Al钢为以γ相为主的γ+α双相结构,随着Al元素含量增加,α相的体积分数增加,在氮化温度时基体组织稳定。经过72 h的气体氮化,氮化层厚度分别在120、100与83μm左右,经过45 h的离子氮化,氮化层厚度分别在154、140和113μm左右,氮化层的厚度并不均匀,随着Al元素含量增加,氮化层厚度越来越薄,Al元素的富集区域越来越多,氮化层与基体的结合情况良好,氮化层内N元素分布均匀,主要成分都为Al N+Fe4N+γ相,其中γ相的含量最少。氮化层相对于基体的显微硬度提高了3倍以上,杨氏模量提高了35%以上,如9Al钢气体氮化后显微硬度由4.5～6.1 GPa升高到13.7～16.3 GPa,杨氏模量由154～196 GPa升高到205～242GPa,离子氮化层的平均显微硬度和平均杨氏模量均要高于气体氮化层,原因是离子氮化层的N含量更高,最高可达33.3wt%,气体氮化层N含量最高可达29.3wt%。（2）气体与离子氮化处理前后9Al、10Al、12Al三种钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为显示,腐蚀机制均为点蚀,锻造处理后三种钢的钝化区域较小,随着Al元素含量增加,腐蚀反应越来越剧烈,点蚀区域增加以致连结成面。气体与离子氮化处理后三种钢都可以观察到明显的钝化区,腐蚀电流密度(Icorr)减小,腐蚀电压(Ecorr)正向移动,气体与离子氮化后氮化层的腐蚀区域明显减少,耐蚀性能得到较大提升,随着Al元素含量增加,气体氮化层的腐蚀反应程度减小,12Al钢氮化层表面仅出现裂纹,未见明显的剥落现象,动电位极化过程中大量的O元素会与合金元素发生反应生成对应的氧化物。（3）分析了气体氮化处理前后9Al、10Al、12Al三种钢与淬火+低温回火的30Cr Mn Mo Ti A军标钢在400℃、大气环境下的摩擦磨损行为,发现气体氮化处理后三种钢的摩擦系数稳定在0.58上下,未氮化的三种钢磨合阶段的摩擦系数分别稳定在0.77、0.89、0.81左右。气体氮化后9Al钢磨损量（4.54×10~5μm~3）分别比氮化前9Al钢（22.02×10~5μm~3）和军标钢（12.85×10~5μm~3）下降了79.4%和64.7%,气体氮化前9Al钢和30Cr Mn Mo Ti A军标钢的磨损机制均磨料磨损,气体氮化后9Al钢磨损机制为黏着磨损伴随少量磨料磨损。未氮化处理的9Al、10Al、12Al三种钢耐磨性小于军标钢,经过气体氮化处理后,9Al、10Al、12Al三种钢的耐磨性要优于军标钢。