Fe-Mn-Al-C系低密度钢有低密度、高强度、高韧性等诸多优点,是实现汽车轻量化的重要途径之一。轻质元素的加入在降低Fe-Mn-Al-C钢密度的同时也扩大了钢的晶格常数,提升了钢的性能。所以掌握Al元素在Fe-Mn-Al-C钢的作用具有重要意义。本课题通过热力学计算、铸锭、热轧、热处理等工艺流程,设计了成分为Fe-15Mn-xAl-0.15C高强度低密度钢,其中x=5,8,12。成功开发出了抗拉强度大于500 MPa,延伸率大于70%,减重率大于18%和抗拉强度大于700 MPa,延伸率大于30%,减重率大于22%的两个强度级别的热轧低密度高强钢。通过OM、SEM、XRD、硬度、室温拉伸和断口扫描等实验手段,研究了热轧加热制度、热轧工艺规程、固溶处理,对低密度高强钢组织和力学性能的影响;以及通过连续升温和冷却过程的原位观察,分析其相变及第二相析出行为。得到了以下研究结果:（1）5Al低密度钢是由铁素体和奥氏体相构成的双相钢,8Al和12Al低密度钢是以铁素体为主导的双相钢,通过热力学计算可知,合金元素Al对实验钢的显微组织演变和第二相析出行为影响的敏感性最强。随着Al含量的增加实验钢中奥氏体体的体积分数减少,且其密度降低明显。（2）热轧后实验钢的显微组织变得均匀,树枝状组织消失,热轧后实验钢的硬度高于铸态组织。轧态实验钢的抗拉强度随着Al含量的增加而增加,而延伸率随着Al含量的增加而降低,说明Al含量过高会使低密度钢的塑、韧性下降。（3）固溶处理有利于将带状铁素体破碎分离成片状铁素体,且分布更加均匀。固溶处理后,非连续铁素体组织有利于实验钢强度和延展性的良好匹配,但固溶温度过高,将会导致实验钢的晶粒粗化,最终导致力学性能降低。三种实验钢的维氏硬度随着固溶温度的增加而增大。5Al和8Al固溶态钢在拉伸过程中没有出现屈服平台;5Al实验钢的抗拉强度随着温度的增加而降低,延伸率随温度的增加而增大,5Al实验钢在1100℃固溶1 h时具有最佳力学性能,强塑积为50.7 GPa·%;8Al实验钢的抗拉强度随着固溶温度的增加而增加,延伸率随温度的升高先增加后减小,8Al实验钢在1000℃固溶1h时具有最佳力学性能,强塑积为26.8 GPa·%;12Al实验钢经固溶处理后出现严重脆性断裂现象。（4）通过原位观察浮凸的产生可以判断实验钢的奥氏体相转变温度随着Al含量的增加而提高。三种铸态实验钢在升温过程中,发生奥氏体转变时,5Al实验钢奥氏体呈块状,8Al实验钢奥氏体呈树枝状,12Al实验钢奥氏体呈短棒状。在连续冷却过程中铁素体周围析出大量白色第二相,沿奥氏体周围扩散出大量的针簇状组织。