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捷運技術 第51期 121

表1所列各國標準對高錳鋼岔心在化學成分之定義均不相同，惟以下幾點化學成分及雜

質含量均會對高錳鋼岔心產生影響，因此必須加以控制，以維持產品穩定性。
(一) 碳化物的影響
降低衝擊韌性及抗拉強度
(二) 非金屬夾雜物的影響
當鋼液凝固時，大量的氧化錳會以非金屬夾雜物的形式析出在鋼的周圍，降低鋼的衝擊
韌度，並使鑄件的熱裂紋傾向增大。

(三) 化學成分的選擇及影響
1. 含碳量和含錳量：鋼中含碳量過低時，不足以產生有效的加工硬化效果；但是當碳含
量過高時，又會在鑄造中出現大量的碳化物，甚至出現粗大的碳化物，因此為了避免
析出碳化物，必須控制含碳量不得過高。
同時為了保證高錳鋼的性能，必須有足夠的含錳量。含錳量過低時不能形成單一的

奧氏體組織；而過高的含錳量也是不必要的，生產中如表1規定，Mn大部分控制在
11.0%～14.0%，而C控制在0.9%～1.3%。規範亦明顯指出，含錳量與含碳量之間應有
適當的比例，即應有適當的錳碳比，一般控制在Mn/C≥10。
2. 含矽量：矽會降低碳在奧氏體中的溶解度，促使碳化物析出，使鋼的耐磨性和衝擊韌
度降低，因此雖然高錳鋼中Si的含量訂定為0.3%～0.8%之間，但仍應控制矽量在規格
下限。

3. 含磷量：熔煉高錳鋼時，由於錳鐵中的含磷量較高，因此在一般情況下錳鋼成品中的
含磷量也比較高。但是因為磷會降低鋼的衝擊韌度並使鑄件容易開裂，所以應儘量降
低鋼的含磷量，如表1所示，高錳鋼P含量控制在≤0.1%。
4. 含硫量：由於高錳鋼含錳量高，會使鋼中大部分的硫與錳在熔煉過程中化合形成硫化

錳(MnS)而進入爐渣中，因為高錳鋼中硫的有害作用比磷高，因此在高錳鋼的標準中
要求S含量≤0.06%。

三、製造工藝

(一) 鑄造工藝
高錳鋼極易因加工而硬化，使得產品很難加工，因此大多數為鑄件，極少量用鍛壓方法

加工。高錳鋼的鑄造性能較好、熔點低（約為1400℃）、液相與固相溫度間隔較小（約為
50℃）、導熱性低，因此鋼水流動性好，易於澆注成型。但高錳鋼的線膨脹係數約為純鐵
1.5倍，為碳素鋼的2倍，故鑄造時凝固收縮大，散熱性差，容易出現應力和裂紋，據此，用
以下幾個方式解決膨脹性大的問題：

1. 型砂與砂芯的退讓性一定要好。
2. 澆注系統採取開放式，使多個分散的內澆道從鑄件的薄壁處引入，且成扁而寬的喇叭
狀靠近鑄件處的截面積大於與橫澆道相聯的截面積，使金屬液快速平穩地注入鑄型，
防止整個鑄型內的溫差過大。
3. 冒口直徑大於熱節直徑，緊靠熱節，高度是直徑的2.5~3.0倍，必須採用熱冒口甚至澆
冒口合一，讓充足的高溫金屬液來補足鑄件在凝固收縮時之空位。

4. 將直澆道、冒口位於高處（砂箱有5~8˚的斜度）。澆注時儘可能低溫快澆。
5. 一旦凝固，應及時鬆砂箱。