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Fe-Al渗层具有优良的抗高温氧化和优异的抗硫化、抗冲刷腐蚀性能,广泛用于航空航天、火力发电、石油化工设备等领域。在工程应用中,为保证基体材料的强度不降低,需要在钢的回火温度下制备Fe-Al渗层。现有低温渗铝技术虽然可以实现Fe-Al渗层制备,但渗层组织由脆性Fe2Al5、FeAl3和Fe14Al86相中的一种或两种组成,因此渗层易产生裂纹或脱落,限制了其在工程中的应用,因此如何在低温下制备由FeAl相组成的韧性渗层成为关键所在。本文采用离子液体镀铝+低温热处理这一新技术制备Fe-Al渗层。为此,在不同钢铁基体上制备了Al镀层和Cr/Al复合镀层,用OM、SEM、EDS和XRD等分析测试手段对试样进行表征,研究了热处理温度和时间对镀层组织转变的影响。并将该技术应用于石油管道用P110钢,在表面低温制备韧性FeAl渗层。首先研究了热处理温度对1Cr17基体上Al镀层和Cr/Al复合镀层组织的影响。结果表明,在8h热处理时间下,Al镀层可在440℃温度下得到由厚度约3μm的Fe4Al13合金层和微量FeAl6合金层组成的双层结构渗层；Cr/Al复合镀层与基体发生互扩散的最低温度在440℃～480℃温度范围内；Al镀层较Cr/Al复合镀层更易低温制备Fe-Al渗层。其次,为了解低温下各Fe-Al合金相的转变规律及长大方式,以30μm Al镀层为无限铝源,在540℃温度下,研究了Al镀层与1Cr17和纯Fe基体之间的扩散反应过程,并通过各合金相厚度与时间关系曲线探讨了各合金相的长大控制机制。结果表明,在5min～100h时间扩散反应过程中,1Cr17基体上,依次出现了FeAl6相、FeAl3相、Fe2Al5相和FeAl相四种Fe-Al合金相,而纯Fe基体上,依次出现了FeAl3相、Fe2Al5相和FeAl相三种Fe-Al合金相；1Cr17基体上FeAl6合金层厚度可长到7μm左右,两种基体上FeAl3和Fe2Al5合金层的最大厚度相近,分别为9μm和16μm左右,对于FeAl合金层厚度,1Cr17基体上只能观察到微量的FeAl合金层,而Fe基体上FeAl合金层厚约4μm。根据合金层厚度与时间关系拟合曲线,可以发现,FeAl6相、FeAl3相和FeAl相合金层的长大控制方式都为体扩散控制机制,Fe2Al5相合金层的长大控制方式为晶界扩散控制机制；1Cr17基体中的Cr元素会延缓各合金相转变的时间点。最后,P110钢上镀铝+低温热处理的研究结果表明,在620℃及以下温度热处理可以保证P110钢基体的力学性能；扩散热处理温度高于590℃时,渗铝速度明显加快；铝镀层厚度为6μm时,经620℃/24h热处理可以得到厚度为8μm左右的韧性FeAl渗层。