汽车轻量化是汽车节能减排以及提升汽车安全性能的有效措施,是汽车行业发展主要趋势。目前,实现轻量化的主要方法之一即为应用高强度钢,在保障汽车安全性能的前提下,可有效减薄构件厚度。其次,在使用高强度的同时,降低材料密度可进一步实现车身减重,且可避免高强度钢应用时厚度减薄带来的刚度下降问题。钢铁材料的低密度一般通过添加轻合金元素Al等实现,然而,钢中Al元素的添加超过5 wt.%,材料的弹性模量会降低到150 GPa以下。弹性模量的下降会导致构件刚度和碰撞安全性的恶化。在金属基体中引入硬质陶瓷相,是一种提高材料整体弹性模量有效的方法。κ碳化物是一种高弹性模量的硬质陶瓷相,在组织中引入κ碳化物,除其本身高弹性模量之外,对铁素体基体中Al元素的消耗可改善铁素体的弹性模量,进而实现整体弹性模量的提高。本文针对高Al低密度钢弹性模量低的问题,基于κ珠光体开发一种具有高比弹性模量的低密度钢,本文主要研究内容如下:（1）高比弹性模量钢设计。通过在铁合金中引入高弹性模量的κ碳化物,解决高Al钢中弹性模量低的难题。结合Thermo-Calc热力软件计算,设计三种新成分钢,合金A 成分 Fe-1.4C-5Al wt.%、合金 B 成分 Fe-1.0C-7Al wt.%、合金 C 成分 Fe-1.4C-7Al wt.%。合金A理论弹性模量值为212.4 GPa,理论密度值为7.25 g/cm3;合金B理论弹性模量值为199.5 GPa,理论密度值为7.09 g/cm3;合金C理论弹性模量值为203.6 GPa,理论密度值为7.06 g/cm3。（2）离异共析球化改善韧性。基于实验钢显微组织中高脆性的κ珠光体的存在,采用离异共析原理对其进行球化,实现韧性的改善。合金A由热轧态材料的伸长率不足1%到球化后伸长率提升至5%,伸长率提升近五倍,但是组织观察、裂纹扩展以及物相分析分析表明合金A中存在尺寸较大未球化的碳化物,恶化了材料的韧性。（3）成分优化及热处理工艺参数的影响机制。合金B和合金C的成分设计可有效抑制网状碳化物的生成,且对其进行离异共析球化处理后,合金B由热轧态伸长率5.49%,提升到球化后15.63%,实际比弹性模量值为25.4×1010 cm2/s2;合金C由热轧态伸长率1.93%,提升到球化后13.23%,实际比弹性模量值为27.1 ×1010 cm2/s2。离异共析球化主要受初始奥氏体化参数、亚临界等温参数以及冷却速度的影响。奥氏体化温度越高,溶解到奥氏体中κ碳化物数量越多,球化后碳化物数量减少;过冷度较大,易获得片层模式的碳化物,过冷度较小,易获得离异共析模式的碳化物;冷却速度影响过饱和奥氏体中碳化物析出,冷却速度过快,过饱和奥氏体中碳化物未充分析出,影响球化。