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Fe-Al-Mn-C系轻质钢集高强度、高韧性、低密度、抗冲击、良好的耐蚀性能和成形性能等优点于一身。相比传统的高强钢,Fe-Al-Mn-C系轻质钢的减重效果明显,在未来汽车用钢的发展方向有着巨大的潜力。Fe-Al-Mn-C四元系是轻质钢的基础体系,其中存在的奥氏体γ、铁素体α及κ碳化物之间的相平衡关系是轻质钢合金体系相图的关键组成部分。为了加快轻质钢合金成分及工艺设计,准确可靠的轻质钢合金体系相图信息必不可少。本文调研了Fe-Al-Mn-C四元系的热力学优化文献,利用其优化后的热力学数据库(TDB),分别绘制了Fe-Al-Mn-0.38C(wt.%)系、Fe-Al-Mn-0.55C(wt.%)系、Fe-Al-Mn-1.00C(wt.%)系的600℃~1100℃的等温截面相图,发现三者在部分等温截面的相图有明显的差异。针对以上差异部分,本文设计了13个不同成分的四元合金,将其分别在600℃~1100℃的温度下退火处理出57个合金样品,通过多种测试手段测定其相平衡关系和各平衡相的相成分。采用CALPHAD的方法,结合Thermo-Calc软件,将本文研究的合金样品所处的相平衡关系与多组人所优化后的数据库进行比较,发现在部分地方存在差异,实验相关系与计算相关系不一致,因此,非常有必要依据本工作实验数据对Fe-Al-Mn-C系四元数据库进行修正。本文在测试过程中,针对Fe-Al-Mn-C系中的超轻元素和微量元素C元素做了相应的电子探针显微分析仪(EPMA)测试研究工作,探究得到EPMA测试中加速电压、探针电流、计数时间等最佳搭配参数。利用灵敏度曲线法可以测定大多数钢的基体相(铁素体、奥氏体、马氏体等)的碳含量及低合金钢微区平均碳量,测试结果更精准。在X射线衍射分析仪(XRD)测试中发现一种薄片类载物装置的测试结果更佳,8°/min和2°/min的扫描速度测试的结果在大体上差异性不大,采取8°/min的扫描速度更能节约测试时间。