提高汽车用钢的比强度（强度与密度之比）可以实现汽车轻量化。目前主要途径是使用高强钢和先进高强钢，先进高强钢从第一代发展至第三代，在提高强度的同时，使材料具有良好的强度和延展性匹配以及合理的成本。提高钢板比强度的另一途径是在维持良好力学性能的基础上，降低钢板材料的密度。轻质钢（又称低密度钢）的开发正是基于后一观念。

Al元素在轻质钢中的作用

Al降低钢的密度。固溶Al原子会引起Fe基体点阵扩张，添加合金元素Al降低钢的平均摩尔质量和增加钢的摩尔体积，从而降低钢的密度。室温下，Al在纯Fe中有较高固溶度（约9%）；在C和Mn等其他元素存在时，其固溶度可进一步提高。因此，Al往往成为轻质钢的主要合金元素。Fe-Al合金是最简单的轻质钢，多数情况下Al与C和Mn等合金元素一起构成复杂多相的轻质钢种。一般地，添加1%的Al使钢的密度降低略大于1.1%。

Al对钢中相组成的影响及轻质钢的分类。Al是铁素体强稳定化元素。Fe-Al二元合金中，当Al含量大于1%时，由液相凝固形成的铁素体在后续温降或热加工过程中不发生δ铁素体→γ奥氏体→α铁素体相变反应，合金在固态时基体组织均为铁素体（无序BCC结构，即A2结构）。随Al含量增加，铁素体会发生点阵有序转变，生成Fe3Al相（DO3结构）和FeAl相（有序BCC结构，即B2结构），合金的塑性显著降低。

按合金成分和室温下基体主要组成相，将轻质钢大致分为以下四类：（1）单一铁素体钢。此类钢种为Fe-Al固溶体合金，其主要成分为Fe-(2~9)Al，组织为单相铁素体（文中合金元素含量无特殊说明均以质量分数计量）。通常地，该钢种可添加适量Mn元素，并且用微量Ti和Nb等强碳、氮化物形成元素来固定钢中间隙原子以形成无间隙原子钢。（2）铁素体钢。此类钢种的大致成分为Fe-(2~7)Al-(0~9)Mn-(0~0.4)C，其热轧组织多为（δ+α）铁素体和碳化物的混合物，其中δ铁素体在热加工和热处理过程中始终存在。冷轧铁素体钢经TRIP或Q-P工艺热处理后可获得适量残余奥氏体，这些残余奥氏体在形变时被诱发马氏体相变，从而显著提高钢板的强塑积。通常所说的铁素体轻质钢多数为δ-TRIP钢。（3）铁素体—奥氏体双相钢。此类钢种的大致成分为Fe-(3~13)Al-(5~30)Mn-(0.2~1.0)C，其主要组织构成为铁素体和奥氏体两相，且奥氏体在加工和后续形变过程中保持组织稳定性。（4）奥氏体钢。此类钢种的大致成分为Fe-(7~12)Al-(20~30)Mn-(0.5~1.5)C，其主要组织为奥氏体，还可能含有少量铁素体和κ碳化物。同样地，奥氏体在加工和后续形变过程中保持组织稳定性。

Al对碳化物形成的影响。富含Al轻质钢中碳化物形成途径之一是通过共析反应，奥氏体分解生成α铁素体和碳化物。增加Al和C含量削弱M3C型碳化物稳定性，促进κ碳化物形成。实际生产中，由于相变的非平衡性，当Al含量超过4%~5%时，钢的基体中往往只存在κ碳化物而M3C型碳化物及其他碳化物被抑制。除源自共析反应外，κ碳化物也常常在富Al、Mn和C的过饱和奥氏体钢中形成。研究发现，只有当Al和C的含量分别超过8%和0.8%时κ碳化物才能在基体析出，并且κ碳化物析出是由于过饱和固溶体调幅分解以及C和Al原子有序排列的两个过程相伴发生的结果。当发生过时效，κ碳化物颗粒不断粗化并最终会导致在晶界处形成块状κ碳化物，同时奥氏体转变为α铁素体或DO3相。

作为值得信赖的合作伙伴和高品质金属合金的半成品供应商，艾荔艾拥有完善的服务体系和专业的团队。在同客户交易的过程中，我们力求根据不同的应用需求将我们的产品做到精益求精。针对当前和未来的市场需求，艾荔艾致力于为客户提供最佳的金属材料解决方案。

AILIAI has been a reliable partner and supplier of sophisticated and high-quality semi-finished products maed of alloys. In dialogue with our customers, we optimise our products to meet the specific application requirements. AILIAI develops the best alloy material solutions for current and future challenges.

获取更多我们供应的合金和服务信息，请致电086-021-67660801或发电子邮件kefu@ailiaigroup.com联系我们，您也可以通过微博，微信，领英，XING，脸书和推特与我们互动。

For more information on the alloys and services that we supply, call us at 086-021-67660801 or email us at kefu@ailiaigroup.com. You can also get in touch on social media, we are constantly active on Weibo, Weixin, LinkedIn, XING, Facebook and Twitter.