奥氏体高锰钢由于自身具有良好韧性、延展性、应变硬化能力和优异的耐磨性,在矿山行业的破碎和装载设备得到广泛应用。大型粉碎机设备中的锤头因磨损量大,常用高锰钢材料制造锤头,但是在低冲击载荷下,高锰钢锤头耐磨性低下主要是因为其加工硬化能力无法充分表达。为此,本课题将研究提高破碎机锤头的耐磨性,解决锤头过早失效导致破碎机无法正常运作、效率低等问题。用ProCAST软件仿真分析高锰钢铸件充型、凝固温度场等变化规律及缩松缩孔分布,得到最佳的浇注工艺。采用Mo单一合金化方案、前者最佳Mo含量和Ce多元合金化方案处理高锰钢,结合试样组织及性能,分析作用机理,确定合理合金配比。得出的主要研究结论如下:（1）本文设计了四种浇注工艺方案,借助ProCAST进行仿真。仿真结果表明最佳的工艺参数是负压0.04 MPa,浇注温度1520℃,型壳选用砂型,其余三种浇注工艺方案中充型过程不平缓、有间隙,铸件核心部位出现缩松缩孔。并且模拟了不同合金高锰钢铸件的微观晶粒,通过实际生产铸件与模拟结果对比验证,其模拟结果与实际生产的铸件吻合度较好,铸件质量得到了提高。将得到的最佳工艺参数对高锰钢锤头进行模拟,再一次说明了浇注工艺参数的正确性。（2）单一合金化处理和多元合金化处理高锰钢均制备对照组试样,两组试样一组水韧处理,一组不处理。结果表明水韧处理能够改善高锰钢的耐磨性且碳化物细小为奥氏体,后者晶界组织中主要是块状碳化物。对比未水韧处理试样,抗拉强度提升了12.59%,硬度提升14.12%,冲击韧性提高了2倍,磨损率降低了0.97%且磨损表面有较大的改善。（3）基于Mo单一合金化处理高锰钢制备的试样,以微观组织、冲击韧性、磨损量等作为综合考量指标。当Mo为0.9%时,析出碳化物数量最多,晶粒分布较为均匀且尺寸小,高于0.9%时晶粒尺寸又略微长大;该组相对其它组试样的冲击韧性、磨损量、断口形貌、磨损表面图等指标均最好。在一定范围内随着Mo含量变化而性能呈现上升或下降的趋势,但均要比未添加Mo组试样要好。（4）基于0.9%的最佳Mo含量与稀土Ce进行多元合金化处理高锰钢制备的试样,为了使多元合金化效果更好将所有试样做水韧处理。水韧处理后,组织细化程度更为明显。作为强吸附剂的Ce能有效去除杂质,改善了第二相的分布,强化高锰钢基体其表面硬度得到提高。与单一合金化处理方案相比,硬度提高了15.04%～31.46%,抗拉强度最高为621 MPa,而单一合金化最高为509 MPa;冲击韧性高达274.51 J/cm~2,磨损率最低1.42%。由不同合金处理对比可知,多元合金化处理方案改善高锰钢性能更显著,0.9%Mo和0.18%Ce的高锰钢试样耐磨性最好。为探索生产低成本、高耐磨性的高锰钢锤头提供了一定的理论指导依据。