?汽車等運輸設備的輕量化，會提高汽車等運輸設備的燃油效率和減排CO2，在這種情況下，汽車等運輸設備用鋼鐵材料的高強度化就是一個永恒的課題。采用高強度鋼使零部件減薄可以實現(xiàn)輕量化。此外，鋼中添加Al、Si等低比重元素也是輕量化的有效方法。但是這些元素含量增加會使鐵素體相晶格有序化，形成B2相或D03相，使鋼材脆化，所以需要添加奧氏體穩(wěn)定化元素Mn和C。因此Fe-Mn-Cr-Si-Al熱力學數(shù)據(jù)庫將是低比重高強度鋼開發(fā)的有力工具。為此，日本東北大學研究團隊在Fe-Mn-Al?系和Fe-Mn-Al-C系相平衡實驗數(shù)據(jù)和以前研究數(shù)據(jù)的基礎上，進行熱力學解析，構建了低比重鋼數(shù)據(jù)庫，并利用該數(shù)據(jù)庫進行低比重高強度鋼的成分設計。圖2是Fe-20%Mn-Al-C（質(zhì)量%）1100℃狀態(tài)圖，圖中的點線是等比重線。根據(jù)該圖，鋼中添加Mn、C，γ區(qū)向高Al側擴大，預計單相γ最低比重成分位于比重6.5g/cm3的等比重線、單相γ區(qū)與（α+γ）兩相區(qū)重疊的區(qū)域、（γ+κ）兩區(qū)所包圍的區(qū)域。因此控制C含量、使γ穩(wěn)定化，提高Al含量就可以實現(xiàn)鋼的低比重化。在上述分析的基礎上，制造出比重為6.5-6.6g/cm3的Fe-20Mn-Al-C-5%Cr（質(zhì)量）系合金，該合金系經(jīng)1100℃固溶處理后低Al含量的單相γ的10Al-1.5C合金試樣的抗拉強度約為900MPa，并且拉伸伸長率高達60%以上。含α相的12Al-1C合金雖然伸長率下降，但抗拉強度到達1000MPa以上。高C含量的11Al-1.8C合金的屈服強度高達1200MPa，并且?guī)缀鯖]有加工硬化現(xiàn)象，伸長率達30%。10Al-1.15C合金，熱處理空冷后，屈服強度大于1000MPa，伸長率達到40%左右。這些合金中雖然含有少量的Cr的碳化物，但基本上是單相γ合金，這種單相γ合金的屈服強度能夠達到1000MPa。根據(jù)這些試驗結果可以認為，F(xiàn)e-Mn-Cr-Si-Al?γ相合金的高屈服強度、高抗拉強度、高延性是冷卻過程中在γ相中析出微細κ相產(chǎn)生析出強化的結果。Fe-Mn-Cr-Si-Al系合金具有相當于馬氏體鋼的高強度和相當于奧氏體鋼的高延性。這種Fe-Mn-Cr-Si-Al系合金通過熱處理及其后的冷卻速度控制的簡單制造工藝即可生產(chǎn)，是可期待的低比重鋼。??