铁路道岔、坦克履带、球磨机的衬板等构件的共同特点是工作时其表面受到剧烈冲击、强摩擦、高压力。这类零件制造用钢必须具有表面硬度高而耐磨、心部韧性好和强度高的特点。

通常用高锰钢制造这类零件，常用高锰钢的牌号、成分、热处理及用途见表6.28。

表6.28　常用高锰钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途

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由表6.28可见，高锰钢的成分特点是高锰、高碳。碳含量达 0.9%～1.3%，碳在高锰钢中有两个作用：一是促使形成单相奥氏体组织；二是固溶强化，以保证高的力学性能，但不能过高，容易引起韧性下降。锰是稳定奥氏体的元素，保证完全获得奥氏体组织，在高锰钢中含量高达 11%～14.5%，其作用主要是提高强度、塑性和冲击韧性，但不利于加工硬化，降低了耐磨性。硅可改善钢水的流动性，并起固溶强化的作用，含量为0.3%～0.8%。

高锰钢铸态组织是奥氏体为基体，晶内和晶界有大量块状、条状和针状的碳化物，晶界上还有网状碳化物存在，基体上有大量珠光体。其性能是强度低、塑性韧性差，一般不能直接使用。经热处理后可获得单相奥氏体组织。单相奥氏体组织韧性、塑性很好。开始投入使用时硬度很低、耐磨性差，当工作中受到强烈的挤压、撞击、摩擦时，钢件表面迅速产生强烈的加工硬化，同时伴随奥氏体向马氏体的转变以及碳化物沿滑移面析出，从而使钢件表面硬度提高到 50 HRC 以上，获得耐磨层，而心部仍保持原来的组织和高韧性状态。所以高锰钢必须伴随外来压力和冲击作用才能耐磨。

高锰钢不易切削加工，而铸造性能较好，故生产零件一般用铸造方法，而且必须经水韧处理后才能使用。水韧处理是为了改善某些奥氏体的组织以提高韧性，将钢件加热到Acm以上保温一段时间，使铸态组织全部消除，得到化学成分均匀的单相奥氏体组织，然后在水中快速冷却得到奥氏体固溶体组织。例如高锰钢 ZGMn13 的水韧工艺为：加热温度 1 060～1 100 °C，保温1～2 h，在温度低于30 °C的水中淬火。水韧处理后可根据铸件要求和复杂程度进行回火，但回火温度不得高于250 °C。

高锰钢广泛应用于制造既耐磨损又耐冲击的零件，如铁道上的辙岔、辙尖及挖掘机、拖拉机的履带板、主动轮等。由于高锰钢是非磁性的，也用于既耐磨又抗磁化的零件，如吸料器的电磁铁罩。另外，高锰钢在寒冷的条件下仍有良好的力学性能，不会冷脆。