近年来,汽车产业高速发展,实现汽车轻量化成为未来汽车行业发展的必然趋势。Fe-Mn-Al-C低密度钢因优异的性能成为实现汽车轻量化的潜力材料,而焊接性能的好坏是其成功应用于汽车生产的关键因素。Fe-Mn-Al-C低密度钢焊接困难的主要原因是合金含量高,但目前关于合金元素对焊接性能影响的研究很少。本文采用焊接热模拟的方法研究了峰值温度和线能量对12Al-12Mn钢和10Al-12Mn钢热影响区组织与性能的影响,结果表明:峰值温度为600℃～1000℃时,峰值温度对热影响区的组织影响较小,其组织类型和分布与母材类似,但随着温度的升高,晶粒尺寸和小角度晶界所占比例降低,硬度增大;当峰值温度为1300℃时,两种实验钢的组织以奥氏体为主,此时,晶粒尺寸最大,晶界基本都为大角度晶界,硬度最低,是整个热影响区的软化区域;随着焊接线能量的增加,10Al-12Mn钢和12Al-12Mn钢粗晶区的晶粒尺寸减小,而硬度升高。论文以焊接热模拟得到的试验结果为指导,采用低热输入的TIG焊接工艺对实验钢进行焊接,并借助OM、SEM、EBSD和XRD等表征手段研究Al含量和Mn含量对10Al-12Mn钢、12Al-12Mn钢和12Al-16Mn钢焊接接头的微观组织和性能进行研究,结果表明:(1)实验钢焊接后,焊接接头形成了焊缝区和热影响区,其中焊缝区组织为垂直于焊缝方向的柱状晶,而热影响区具有典型的特征,可分为熔合区、粗晶区和部分相变区,正火区不明显。且随着Al和Mn含量的增加,焊缝区柱状晶的枝晶间距减小,热影响区组织中退火孪晶数量增加,晶粒尺寸减小。(2)实验钢焊缝区的生长机制与Mn和Al含量有关,随着Al含量的增加,靠近熔合区附近的焊缝区的生长机制由外延生长转变为外延生长和非外延生长的混合模式,而随着Mn含量的增加,靠近熔合区附近的焊缝区的生长机制没有发生变化。但三种成分的实验钢在远离熔合区的焊缝区的生长机制表现为竞争生长,且随着Al含量的增加,竞争生长机制减弱,而随着Mn含量的增加,竞争生长机制增强。(3)实验钢焊接接头的硬度分布具有相同的规律,其中母材区最高,焊缝区最低,为整个焊接接头的软化区域,且随着Al和Mn含量的增加,其整体硬度升高;另外,实验钢整个焊接接头成分分布不均匀,经过拉伸变形后,都在焊缝处断裂,断裂机制都属于脆性断裂,且随着Al含量的增加,其抗拉强度和延伸率降低,而随着Mn含量的增加,抗拉强度和延伸率都增加。本文采用固溶处理对焊接样品进行固溶,结果表明:随着固溶温度的升高,焊缝柱状晶尺寸增大,热影响区不存在具有明显的特征,其中当固溶温度为1050℃时,热影区的熔合区和部分相变区消失;焊接接头的硬度和抗拉强度和屈服强度逐渐降低,而延伸率则逐渐增加。