低密度钢不仅具有强度高和塑性好的特点,而且具备着减重的巨大优势。因此,在舰船、兵器和航空航天等领域具有广泛的应用前景。但是目前关于低密度钢的研究主要集中于低密度钢的成分设计和制备等方面,针对低密度钢的焊接性问题亟需系统性的研究。本文采用熔化极气体保护焊接的方法,对Fe-Mn-Al-C低密度钢进行焊接试验,并对焊接接头的组织和性能进行研究。从而建立起焊接材料、焊接试验参数与焊接接头组织和性能之间的联系。研究了焊丝成分和活性气体对Fe-Mn-Al-C低密度钢焊接的影响,对三种不同焊丝在不同活性气体比例下进行焊接试验。采用X射线无损检测方法对焊缝金属进行检测,结果表明焊缝并无明显焊接缺陷。加入活性气体CO2后,焊缝表面出现明显氧化现象。采用金相显微镜,扫描电子显微镜和XRD研究了焊接接头的显微组织和结构,并对焊接接头的硬度和强度进行测试。对于ER120S-G焊丝焊缝,随着活性气体比例的增加,奥氏体含量增多,铁素体含量减少,晶界碳化物含量增多,抗拉强度由742MP下降到644MPa。认为是CO2气体在焊接过程中向焊缝金属过渡碳元素,同时会造成合金元素烧损,从而恶化接头性能。对于ER307Mo焊丝焊缝,焊缝的组织为奥氏体、铁素体和Al N相。随着活性气体的加入,奥氏体含量增多,铁素体含量减少,抗拉强度由805MPa提高到827MPa。认为原因是焊缝表面形成氧化层,阻碍氮元素溢出。其次,活性气体会改变Marangoni对流方向,改善熔池流动性。对于ER2594焊丝,采用纯氩气焊接,Al N相呈聚集态分布。加入活性气体后,Al N相分布均匀。抗拉强度由826MPa提高到913MPa,断后延伸率由8.2%提高到14.2%。采用双相钢焊丝和95%Ar+5%CO2保护气体,研究了焊接热输入对焊接接头组织和性能的影响。随着焊接热输入的增大,奥氏体含量增多,铁素体含量减少,对Al N相的尺寸和分布并没有明显的影响。焊接接头的硬度和屈服强度逐渐减小,抗拉强度在小范围波动变化,认为可能是拉伸过程中产生马氏体导致。当焊接电流为260A,焊接电压为32.0V,热输入为20.80k J/cm时,接头的性能最优。采用斜Y型焊接裂纹试验研究焊丝与低密度钢的焊接适用性。结果表明:接头的断面裂纹率和表面裂纹率均为0,说明双相不锈钢ER2594与Fe-Mn-Al-C低密度钢的焊接匹配性良好。