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低镍含量（30–38 wt%）的Fe-Ni基合金具有高磁感应强度,宽补偿温度范围等优点,在电力系统防冰方面有巨大的应用潜力。但如何得到居里温度（Tc）接近0℃,饱和磁极化强度（Js）和抗拉强度（Rm）尽可能大且分别不低于4.0 k Gs,400 MPa的Fe-Ni基合金用以除冰,仍然是低居里点铁磁材料领域的难题。本文基于Box-Behnken设计（BBD）应用响应曲面法（RSM）设计了46种成分合金;通过电弧熔炼法制备了这46种合金和五种单变量的Fe-（31+x）Ni-1.35Cr-1.5Si-1Mn（x=0,1,2）,Fe-32Ni-y Cr-1.5Si-1Mn（y=0,1.35,2.70）,Fe-32Ni-1.35Cr-z Cu-1.5Si（z=0,1.45,2.90）,Fe-32Ni-1.35Cr-u Si-1Mn（u=0,1.5,3.0）,Fe-32Ni-1.35Cr-1.5Si-w Mn（w=0,1,2）合金;以及再优化研究Cr和Mn变化的Fe-32Ni-x Cr-1.45Cu-1.5Si-2Mn（x=0,1.35,2.70）,Fe-32Ni-2.7Cr-1.45Cu-1.5Si-x Mn（x=0,2,4）合金,将这些合金在1000℃下均匀化退火16 h随后风冷;采用电弧熔炼法制备Fe-32.2Ni-1.77Cr-1.92Mn,Fe-31.83Ni-1.87Cr-1.48Mn,Fe-29.89Ni-4.1Cu-1.77Si-1.74Mn,Fe-31.8Ni-3.21Cu-1.91Si-1.65Mn合金并对比研究这四种合金在1000℃下退火16 h后风冷和水冷的结果。通过对不同状态合金的相组成,微结构,磁性能和力学性能进行测试,研究了单变量Ni,Cr,Cu,Si,Mn及多变量因素对合金的Js,硬度及Rm与Tc的影响。结果表明,当Ni含量由31 wt%增加到33 wt%,Cu含量由0增加到2.9 wt%时,均提高了合金的Js与Rm;当Si含量由0增加到3 wt%时,降低了合金的Js与升高了Rm;当Cr含量由0增加到2.7 wt%时,当Mn含量由0增加到2 wt%时,均降低了合金的Js与Rm。响应面和等高线分析表明,在Fe基合金中同时添加Ni和Cu对合金的Js和Rm影响最大,其中双因素Cu和Mn,Cr和Si,Cu和Si,Ni和Cr,Cr和Mn,Ni和Mn对Js的影响依次减弱;Cr和Si,Cu和Mn,Ni和Cr对Rm的影响依次减弱。预测最高Js的成分为Fe-31.89Ni-0.79Cr-2.9Cu,实际Js,Rm和Tc分别为10.2 k Gs,382.9 MPa和210℃;预测最高Rm的成分为Fe-31Ni-2.9Cu-0.169Si,实际Js,Rm和Tc分别为8.8 k Gs,414.7 MPa和200℃。Fe-32Ni-x Cr-1.45Cu-1.5Si-2Mn（x=0,1.35,2.70）和Fe-32Ni-2.7Cr-1.45Cu-1.5Si-x Mn（x=0,2,4）均由面心立方的（Fe,Cr）3（Ni,M）2单相组成。随着Cr含量的增加,Js从5.9 k Gs降到了5.1 k Gs,Tc从85℃降低到70℃,Rm则从343.1 MPa降低到302.7MPa。随着Mn含量的增加,Js从5.5 k Gs下降到3.9 k Gs,Tc从90℃降到了45℃,Rm从323.9 MPa降低到290.7 MPa。Fe-32.2Ni-1.77Cr-1.92Mn和Fe-31.83Ni-1.87Cr-1.48Mn退火铸锭在风冷和水冷后的物相没有改变,均得到Fe0.66（Ni,M）0.34单相;而使合金Fe-29.89Ni-4.1Cu-1.77Si-1.74Mn和Fe-31.8Ni-3.21Cu-1.91Si-1.65Mn的相组成发生了变化,当由风冷变为水冷时,前者物相由Fe0.66（Ni,M）0.34变为Fe3（Ni,M）2,后者由Fe3（Ni,M）2变为Fe0.66（Ni,M）0.34。Fe-Ni基合金的Tc主要受晶粒中Cr和Mn含量的影响,当合金中含Cr时,水冷提高晶粒中Cr和Mn含量,从而降低Tc和Js;当不含Cr时,水冷使晶粒中Mn含量降低,从而提高Tc和Js。同时水冷会促进晶粒变小,Rm升高。在Fe-31.83Ni-1.87Cr-1.48Mn水冷铸锭中获得了Js=4.2 k Gs,Rm=310.2 MPa和Tc=35℃的最优性能,有望在电力系统防冰方面得到应用。