本文以中锰和高锰奥氏体钢为试验材料,研究了合金元素W(0.5 wt.%～1.5wt.%)的不同加入量对铸态和水韧处理中锰钢常规力学性能和耐磨性的影响,深入分析了合金元素W对中锰钢微观结构,成分分布的影响以及对中锰钢常规力学性能和耐磨性影响的机理;研究了不同P含量(0.006 wt.%和0.058 wt.%)对高锰钢锻造性能的影响,对含P量不同的两种高锰钢高温热塑性进行了对比研究。采用MM-200型磨擦磨损试验机测试了W含量不同的试验样品的耐磨性;利用扫描电子显微镜(SEM)分析摩擦磨损试验后样品磨损面的表面形貌;样品的微观组织和形貌利用金相显微镜和透射电子显微镜分析;试验样品的元素线分布在场发射透射电子显微镜上进行分析。在Gleeble-3500热模拟试验机上测试了不同温度下高锰钢的热塑性;利用扫描电子显微镜(SEM)分析高锰钢晶界附近元素线分布。研究结果表明,W改变了C在中锰奥氏体钢中的分布状态,从而使中锰钢的抗拉强度、冲击韧性和耐磨性均得到了显著提高。当W含量为1.5%时,水韧处理中锰钢的冲击韧性提高40%,抗拉强度提高10%,耐磨性提高40%,铸态中锰钢的耐磨性提高50%。加入W以后,铸态中锰钢的韧性提高,且使得中锰钢能够在铸造状态下使用。含W水韧处理中锰钢冲击断裂方式由准解理断裂转向韧性断裂。中锰钢的加工硬化机制由高密度位错缠结转向大量形变孪晶加高密度位错。在高锰钢中P易于富集在晶界处并形成磷共晶组织,缩小了高锰钢的可锻造温度区间,使得高锰钢锻造区间内的热塑性严重下降。从而严重恶化了高锰钢的锻造性能。因此P是造成高锰钢可锻性差的根本原因。