本文對熱軋奧氏體高錳耐磨鋼（Mn13 鋼） 的磨損性能及硬化行為進行了研究。高錳鋼的熱軋工藝可有效解決受鑄造工藝局限性的帶來組織疏松、縮孔、晶粒粗大等缺陷的影響，針對礦山機械復雜的工況，以滑動磨損、磨料磨損、沖擊磨料磨損的形式開展實驗，通過分析磨損后的磨損失重、硬度、金相組織、磨損形貌和硬化機制來評價其綜合耐磨性能，得出以下結論：

（1）Mn13鋼在室溫下為單一奧氏體組織，基體中有彌散的碳化物分布，其強度一般但塑韌性較好，未發生形變硬化之前硬度較低，整體的性能要優于ZGMn13。

（2）在滑動磨損試驗中，與 B-Hard400和B-Hard500相比，Mn13 鋼的低載干摩擦系數較大，其它條件的摩擦系數區別不大。高載摩擦系數低于低載，摩擦穩定性低于低載荷下的摩擦穩定性。除了高載荷干摩擦和低載荷煤泥粉的工況下，Mn13 鋼的耐磨性表現的更為優秀。 干摩擦滑動磨損時磨損機理主要表現為犁溝和疲勞剝落磨損；煤泥粉和石英砂滑動磨損時磨損機理主要表現為犁溝切削和鑿削切割的破壞機制。高載時還存在煤泥粉的碾壓粘著膜，粘附膜層隔開了磨損面的直接接觸，降低了顆粒對磨損表面的鑿削磨損，這層碾壓粘附膜起到一定潤滑作用，使材料的摩擦系數較低。

（3）磨料磨損試驗結果表明，硬質顆粒（煤矸石、石英砂）磨料磨損條件下，Mn13鋼的抗磨料磨損性能較好，加工硬化效果明顯；而軟質顆粒（煤泥粉）主要成分為碳粉，顆粒的硬度較低，磨料對Mn13的表面硬化效果沒有表現出來，同時碳粉具有一定的潤滑性能，使得 Mn13鋼的磨損失重較高，其相對耐磨性低于B-Hard400和B-Hard500鋼。煤泥粉磨料磨損的磨損機制表現為微觀切削，伴隨局部的疲勞剝落。煤矸石磨料磨損的磨損機制為微觀切削，伴隨擠壓剝落和局部區域的疲勞剝落。石英砂磨料磨損的磨損機制則為典型的鑿削磨損和微觀切削。

（4）在沖擊磨料磨損試驗中，1-8J沖擊功下Mn13鋼的磨損量走勢呈“M 形”，在2J和5J時磨損量最大，4J和7J時磨損量最小，最佳沖擊功工況為3.5-4.5J和6-7J。在2J、4J、5J和7J中，隨著沖擊次數增多，磨損量逐漸增大，在沖擊3000到6000 次之間，磨損失重走勢線出現了三個交點，加工硬化現象顯著，7J線下穿2J線和 5J 線，2J線上穿5J 線，4J線一直保持最低磨損量展現出較好的耐磨性，Mn13鋼在中、高沖擊功條件下展示出較好的耐磨性，并且高沖擊功激發了二次加工硬化。切削、塑變、鑿削和疲勞剝落是Mn13鋼沖擊磨料磨損的主要機制，隨著沖擊功的提高加工硬化程度得到提升， 切削痕變少疲勞剝落坑增多。

（5）低、中、高沖擊功對Mn13鋼的加工硬化特征不同。在中、高沖擊功條件下Mn13鋼沖擊磨損6000次后的硬化層厚度可達3500μm 以上，最高達6500μm；而低沖擊功條件下的硬化層深度只有1500μm 左右。從磨損亞表層的金相組織中均可以觀測到形變孿晶的存在，隨著沖擊功提高在同一深度的亞表層晶粒內生長的孿晶密度增大。

（6）在低沖擊功的作用下，位錯結締為胞狀組態，磨損表面仍保持奧氏體組織即γ(fcc)，加工硬化效果不明顯，Mn13鋼的耐磨性差； 在中沖擊功的作用下，孿晶和位錯墻的交互作用是主要的硬化機制， 同時還產生了ε(hcp)，由于轉變量較小，僅起輔助作用；在高沖擊功的作用下，高密度孿晶條帶互相交割并與高密度位錯交互作用為主要硬化機制，碳化物析出、α(bcc)轉變等起輔助性加工硬化機制。 高分辨透射電鏡（HRTEM）試驗結果表明，高沖擊功作用下Mn13 鋼磨損表面的高密度變形條帶互相交叉、阻滯或截割，使奧氏體組織細化為微晶甚至納米晶，同時發生嚴重的點陣畸變，使晶體的自由能高于非晶體的自由能進而導致晶體失穩轉變為非晶態。非晶的產生及其數量的增加加劇了納米化程度及納米晶尺度的減小，高韌性的奧氏體納米晶與高強度、高硬度的非晶組織鑲嵌分布使Mn13鋼在高沖擊功下保持良好的耐磨性。