近年来,汽车行业发展迅速,汽车材料的使用面临环境保护、资源节约等挑战,所以汽车轻量化材料的研究已成为热点。开发和研究密度低且强塑性优异的Fe-Mn-Al-C系低密度钢为汽车轻量化提供了一种新的选择。本文初步建立Fe-Mn-Al-C系低密度钢的成分设计、热力学计算、变形机制三者之间的基本关系模型,通过对系列钢种进行热力学计算,预测其组织演变规律和变形机制。本文获得主要结果如下:本文针对一系列高铝含量的Fe-Mn-Al-C系低密度钢进行了相平衡、层错能等热力学计算。其中,利用Thermo-calc软件计算了不同成分范围的低密度钢的相图,探究了该类型钢种的相类型和析出规律等,并分析了成分变化对相图的影响。研究表明,钢中铝含量和锰含量的变化会直接影响各相区的大小及析出物的析出温度和含量。另在Olson-Cohen热力学模型的基础上编写了层错能计算程序,得到多组不同成分的Fe-Mn-Al-C钢的层错能结果,建立了层错能与变形机制两者之间的基本关系。研究表明,层错能SFE数值随着钢中各元素含量增大而升高,其中铝元素对钢的层错能最为敏感、影响较大。本文借助SEM、XRD、TEM等表征手段对Fe-28Mn-12Al-1C和Fe-20Mn-10Al-1C两种低密度钢的热轧态、固溶态和冷轧态微观组织变化规律进行了研究,特别研究了不同温度退火处理后钢的组织和性能之间的关系。结果表明,12Al钢和10Al钢的室温组织均是两相共存(铁素体α+奥氏体γ),密度分别为6.5025g/cm3和6.767g/cm3。实验钢在不同退火温度下,其组织与性能呈现较大差异。12Al钢在900℃退火时,其组织为三相共存,除α+γ外还有κ-碳化物存在,并对力学性能产生影响,使得强度升高、塑性下降。随着退火温度的增加,两钢种的强度下降而塑性升高,其退火态强塑积可达30-50GPa%,满足第三代AHSS的力学性能要求。通过分析两种钢的变形行为,明确了其变形行为与钢中出现的滑移带密切相关,且表明位错的平面滑移是该类型实验钢的主要变形机制。另外,滑移带的细化也影响该钢的变形行为,进而影响该钢的力学性能。