Этот тип стали содержит 10–15% марганца; содержание углерода в ней довольно высокое – обычно 0,90–1,50%, причем в большинстве случаев оно превышает 1,0%. Его химический состав (%): C 0,90–1,50; Mn 10,0–15,0; Si 0,30–1,0; S ≤ 0,05; P ≤ 0,10. Такая высокомарганцовистая сталь наиболее часто используется для изготовления лопастей экскаваторов, стенок конусных дробилок и других элементов дробильных устройств, разделительных плит щековых дробилок, внутренних покрытий шаровых мельниц, рельсовых переключателей, молотков и т. д. Структура чугуна с высоким содержанием марганца в застывшем состоянии обычно состоит из аустенита, карбидов и перлита; иногда в нем также присутствует небольшое количество фосфорного эвтектика. При большом количестве карбидов они часто образуют сетчатую структуру на границах кристаллов. Поэтому высокомарганцевистая сталь в зачернённом состоянии крайне хрупкая и не может использоваться; её необходимо подвергнуть обработке растворением. Обычно используемым методом термообработки является процедура растворения примесей: сталь нагревается до температуры 1050–1100°C, после чего оставляется в этой температуре для устранения структуры, характерной для заготовок, в результате чего образуется однофазная аустенитная структура. Затем происходит быстрое охлаждение, что позволяет сохранить эту структуру при комнатной температуре. После термообработки прочность, пластичность и ударопрочность стали значительно повышаются, поэтому этот метод термообработки также часто называют водной упрочнительной обработкой. Механические свойства после термообработки: σb615–1275 МПа, σ 0,2340–470 МПа, ζ15%–85%, ψ15%–45%, aKl96–294 Дж/см², HBl80–225. После процедуры растворения углерода в стали высокомарганцовой остается небольшое количество нерастворенных карбидов; если их количество соответствует стандартам качества, такая сталь может продолжать использоваться. При воздействии ударных нагрузок на высокомарганцовистую сталь с аустенитной структурой происходит пластическая деформация поверхности металла. В результате усиления под действием деформации в слое, подвергшемся деформации, наблюдается явное упрочнение материала; твердость поверхностного слоя значительно возрастает. При низких ударных нагрузках показатель может достигать значения HB300–400, а при высоких ударных нагрузках — HB500–800. В зависимости от интенсивности ударной нагрузки глубина покрытия с упрочнённой поверхностью может достигать 10–20 мм. Плотный отвердевший слой способен противостоять ударному и абразивному износу. Редактирование характеристик материалов: сталь высокого марганца обладает отличной устойчивостью к износу при сильных ударамах и абразивном износе, поэтому её часто используют в горнодобывающей промышленности, строительстве, электроэнергетике и других отраслях для изготовления изделий, устойчивых к износу. В условиях низких ударных нагрузок, из-за незначительного эффекта закалки под действием нагрузок, сталь с высоким содержанием марганца не может проявить свои характеристики. Марки высокомарганцовистой стали, широко используемые в Китае, и сферы их применения следующие: ZGMn13—1 (C 1,10%–1,50%) — для деталей, подверженных низким ударам; ZGMn13—2 (C 1,00%–1,40%) — для обычных деталей; ZGMn13—3 (C 0,90%–1,30%) — для сложных деталей; ZGMn13-4 (C 0,90%–1,20%) — для деталей, подверженных высоким ударам. Содержание марганца во всех четырех вышеуказанных видов стали составляет 11,0%–14,0%. В процессе холодной деформации под действием ударных нагрузок сталь укрепляется за счёт значительного увеличения плотности дефектов; пересечение дефектов, их скопление, а также взаимодействие дефектов с атомами примесей способствуют этому. Это важная причина упрочнения при обработке. Еще одной важной причиной является низкая энергия слоистых дефектов в высокомарганцовом аустените; при деформации легко возникают слоистые дефекты, что создает условия для образования ε-мартенсита и возникновения деформированных твинов. В слое деформационного упрочнения стали высокого марганца с традиционным составом часто можно наблюдать высокоплотные дефекты, скопления дефектов и их переплетение. Появление мартенсита ε и деформационных твинов затрудняет деформацию стали, причем второй фактор оказывает ещё более сильное влияние. Все вышеупомянутые факторы способствуют значительному усилению зоны закалки стали с высоким содержанием марганца, что приводит к существенному повышению её твердости. Сталь с высоким содержанием марганца чрезвычайно легко подвергается упрочнению при обработке, поэтому её трудно обрабатывать. В основном она производится в виде отливок; лишь небольшая часть обрабатывается методом ковки. У стали с высоким содержанием марганца хорошие свойства при литье. Температура плавления стали низкая (около 1400°C); разница между температурами жидкой и твердой фаз стали невелика (около 50°C). Кроме того, теплопроводность стали низкая, поэтому расплавленная сталь имеет хорошую текучесть и легко поддается литью. Коэффициент линейного расширения высокомарганцовистой стали в 1,5 раза превышает аналогичный показатель у чистой стали и в 2 раза — у углеродистой стали. Поэтому при литье происходит значительное сжатие объема и длины, что способствует возникновению напряжений и трещин. Для улучшения свойств стали с высоким содержанием марганца было проведено множество исследований в области аллигирования, микроаллигирования, регулировки содержания углерода и марганца, а также методов укрепления материала путем осадка твердых частиц; эти методы находят применение на практике в производстве. Появление мезостабильного аустенитного марганцевистого стали позволяет значительно снизить содержание углерода и марганца в стали, а также ускорить процесс упрочнения стали под действием деформации. Такая сталь может использоваться в условиях высоких, средних и низких ударных нагрузок. Это представляет собой новое развитие в области высокомарганцевистых сталей. Область применения: детали с высокой прочностью на растяжение, пластичностью и ударопрочностью, а также без магнитных свойств. Даже при сильном износе они способны выдерживать значительные ударные нагрузки без разрушения. Их можно использовать для изготовления различных ударостойких и износостойких деталей, таких как ложементы барабанов шаровых мельниц, зубья ковшей экскаваторов, щеки дробилок и т. д. Обычно используется для литых деталей с простой конструкцией, где важна износостойкость и низкий уровень ударных нагрузок, таких как подкладки, зубчатые пластины, стенки дробилок, стенки пресс-форм, втулки роликов и лопатки.