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。采用高強度耐磨鋼板使(shi)(shi)零(ling)部件(jian)減薄可以(yi)實(shi)現輕量(liang)(liang)化。此(ci)外，鋼(gang)(gang)中添加Al、Si等低(di)比(bi)(bi)重(zhong)元(yuan)(yuan)(yuan)素也(ye)是輕量(liang)(liang)化的有效(xiao)方法(fa)。但是這些元(yuan)(yuan)(yuan)素含量(liang)(liang)增加會使(shi)(shi)鐵(tie)素體相晶(jing)格有序(xu)化，形成B2相或D03相，使(shi)(shi)鋼(gang)(gang)材脆化，所以(yi)需(xu)要添加奧氏體穩(wen)定化元(yuan)(yuan)(yuan)素Mn和(he)C。因(yin)此(ci)Fe-Mn-Cr-Si-Al熱(re)力(li)學(xue)數(shu)據庫(ku)將是低(di)比(bi)(bi)重(zhong)高(gao)強(qiang)度耐磨鋼(gang)(gang)板開發的有力(li)工具。為此(ci)，科(ke)研工作(zuo)者在Fe-Mn-Al系和(he)Fe-Mn-Al-C系相平(ping)衡實(shi)驗(yan)數(shu)據和(he)以(yi)前研究(jiu)數(shu)據的基礎上，進行(xing)熱(re)力(li)學(xue)解析，構建了低(di)比(bi)(bi)重(zhong)鋼(gang)(gang)數(shu)據庫(ku)，并利用該數(shu)據庫(ku)進行(xing)低(di)比(bi)(bi)重(zhong)高(gao)強(qiang)度耐磨鋼(gang)(gang)板的成分設計。
Fe-20%Mn-Al-C（質量(liang)%）1100℃狀態，鋼中添加Mn、C，γ區向(xiang)高(gao)Al側擴大，預計單(dan)相γ最(zui)低比(bi)重(zhong)(zhong)成(cheng)分位(wei)于比(bi)重(zhong)(zhong)6.5g/cm3的(de)(de)(de)等(deng)比(bi)重(zhong)(zhong)線、單(dan)相γ區與（α+γ）兩相區重(zhong)(zhong)疊的(de)(de)(de)區域、（γ+κ）兩區所包圍的(de)(de)(de)區域。因此控制C含量(liang)、使γ穩定化，提(ti)高(gao)Al含量(liang)就可以實現鋼的(de)(de)(de)低比(bi)重(zhong)(zhong)化。在上述(shu)分析的(de)(de)(de)基礎上，制造出比(bi)重(zhong)(zhong)為6.5-6.6g/cm3的(de)(de)(de)Fe-20Mn-Al-C-5%Cr（質量(liang)）系合(he)(he)金，該合(he)(he)金系經(jing)1100℃固溶處理后低Al含量(liang)的(de)(de)(de)單(dan)相γ的(de)(de)(de)10Al-1.5C合(he)(he)金試樣的(de)(de)(de)抗拉強度(du)約為900MPa，并且(qie)拉伸伸長(chang)率高(gao)達(da)(da)60%以上。含α相的(de)(de)(de)12Al-1C合(he)(he)金雖然(ran)伸長(chang)率下(xia)降(jiang)，但抗拉強度(du)到(dao)達(da)(da)1000MPa以上。
高C含(han)量的(de)(de)11Al-1.8C合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)屈服強(qiang)度(du)(du)高達1200MPa，并(bing)且幾(ji)乎沒有(you)加工硬化(hua)現象，伸(shen)長率達30%。10Al-1.15C合(he)金(jin)(jin)(jin)，熱處理(li)空冷(leng)后(hou)，屈服強(qiang)度(du)(du)大于1000MPa，伸(shen)長率達到(dao)40%左右。這(zhe)(zhe)(zhe)些合(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)雖然含(han)有(you)少量的(de)(de)Cr的(de)(de)碳化(hua)物，但基本上(shang)是單(dan)相γ合(he)金(jin)(jin)(jin)，這(zhe)(zhe)(zhe)種單(dan)相γ合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)屈服強(qiang)度(du)(du)能夠(gou)達到(dao)1000MPa。根據這(zhe)(zhe)(zhe)些試驗(yan)結果(guo)可以認(ren)為，Fe-Mn-Cr-Si-Alγ相合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)高屈服強(qiang)度(du)(du)、高抗拉強(qiang)度(du)(du)、高延性是冷(leng)卻過程中(zhong)在γ相中(zhong)析出微細(xi)κ相產生析出強(qiang)化(hua)的(de)(de)結果(guo)。Fe-Mn-Cr-Si-Al系合(he)金(jin)(jin)(jin)具(ju)有(you)相當(dang)于馬氏體鋼(gang)的(de)(de)高強(qiang)度(du)(du)和相當(dang)于奧氏體鋼(gang)的(de)(de)高延性。這(zhe)(zhe)(zhe)種Fe-Mn-Cr-Si-Al系合(he)金(jin)(jin)(jin)通過熱處理(li)及其后(hou)的(de)(de)冷(leng)卻速度(du)(du)控制的(de)(de)簡單(dan)制造工藝(yi)即可生產，是可期待的(de)(de)低比重高強(qiang)度(du)(du)耐磨鋼(gang)板。
Fe-Mn-Al-C基合(he)(he)金(jin)除了具(ju)有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能，作為(wei)功能材(cai)料也具(ju)有(you)良(liang)好的(de)(de)(de)特性(xing)(xing)。該合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)固(gu)(gu)有(you)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)值為(wei)2.0×10－4Ω·cm，是(shi)現行高電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)材(cai)料固(gu)(gu)有(you)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)的(de)(de)(de)1.5倍。現行電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器用的(de)(de)(de)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)線主要是(shi)Cu-Mn系（銅(tong)(tong)錳鎳電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)合(he)(he)金(jin)），Cu-Ni系（康(kang)銅(tong)(tong)，固(gu)(gu)有(you)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)約0.5×10－4Ω·cm），Fe-Cr-Al系，Ni-Cr系合(he)(he)金(jin)（鎳鉻系電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)絲，固(gu)(gu)有(you)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)約1.2×10－4Ω·cm）。Cu-Mn系、Cu-Ni系合(he)(he)金(jin)具(ju)有(you)良(liang)好的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)穩(wen)定性(xing)(xing)，但固(gu)(gu)有(you)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)值小(xiao)(xiao)，Fe-Cr系、Ni-Cr系合(he)(he)金(jin)固(gu)(gu)有(you)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)值大，但溫(wen)度(du)特性(xing)(xing)差。固(gu)(gu)有(you)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)最(zui)大的(de)(de)(de)Fe-Cr-Al系合(he)(he)金(jin)強度(du)高，加工困難，作為(wei)繞阻(zu)(zu)(zu)(zu)用電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)線的(de)(de)(de)直徑多(duo)為(wei)0.025mm。如果電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)線強度(du)低，在卷(juan)線過程中又(you)會(hui)發生斷(duan)線問(wen)題。Fe-Mn-Al-C基合(he)(he)金(jin)具(ju)有(you)極(ji)(ji)高的(de)(de)(de)固(gu)(gu)有(you)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)值以及優良(liang)的(de)(de)(de)冷、熱加工性(xing)(xing)，并(bing)且(qie)抗拉強度(du)高達1000MPa以上，從(cong)而(er)解(jie)決了斷(duan)線問(wen)題。此外(wai)，Fe-Mn-Al-C基合(he)(he)金(jin)固(gu)(gu)有(you)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)值隨溫(wen)度(du)只有(you)極(ji)(ji)小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)變化(hua)，其溫(wen)度(du)系數小(xiao)(xiao)于(yu)10×10－6/K，可作為(wei)精密的(de)(de)(de)高電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)材(cai)料。