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Mn13高錳鋼圓錐、襯板的鑄態(tài)處理組織中除奧氏體相外，還有析出的碳化物。為獲得高韌性，必須予以熱處理，以消除鑄態(tài)組織中晶內(nèi)和晶界上的碳化物。Mn13高錳鋼圓錐、襯板的含碳量通常為1.3%左右，要消除其鑄態(tài)組織的碳化物，需將鋼加熱到1000℃以上，并保溫適當(dāng)時(shí)間，使其碳化物完全溶解，隨后迅速冷卻，這種熱處理通常稱為水韌處理。水韌溫度取決于鑄鋼成分，通常為1000～1100℃。過高的水韌溫度會(huì)導(dǎo)致鑄件表面嚴(yán)重脫碳，而且奧氏體晶粒中和晶界上將析出共晶碳化物。由于共晶碳化物是不能通過重新熱處理來(lái)消除的脆性相，應(yīng)盡量避免產(chǎn)生。
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Mn13高錳鋼圓錐、襯板鑄件在入爐之前，鑄件表面的粘砂、披縫和澆注冒口要清理干凈。粘砂對(duì)鑄件加熱或冷卻都有隔熱作用，使鑄件加熱和入水后的冷卻不均勻，嚴(yán)重粘砂會(huì)降低鑄件入水后的冷卻速度，造成晶界碳化物重新析出。披縫較薄，在熱處理加熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生脫碳，水淬后轉(zhuǎn)變成馬氏體，馬氏體相變體積膨脹，可能會(huì)使鑄件基體受到拉應(yīng)力而開裂。Mn13高錳鋼圓錐、襯板導(dǎo)熱系數(shù)低，100℃以下為碳鋼的1/4～1/6，600℃時(shí)為碳鋼的1/2～5/7。高錳鋼的熱膨脹系數(shù)大，為碳鋼的2倍，500℃以上時(shí)更大。雖然鑄件在低溫加熱過程中無(wú)相變應(yīng)力產(chǎn)生，但加熱到300℃以上后會(huì)出現(xiàn)晶內(nèi)和晶界上脆性碳化物增多的現(xiàn)象，有時(shí)會(huì)發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變。Mn13高錳鋼圓錐、襯板轍叉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同一鑄件壁厚相差懸殊，鑄件本身存在不小的鑄造應(yīng)力。在熱處理的加熱或冷卻過程中不同部位存在較大的溫差，會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。這樣，熱應(yīng)力和鑄造應(yīng)力疊加，使轍叉產(chǎn)生裂紋。因此，必須控制Mn13高錳鋼圓錐、襯板轍叉的入爐溫度和加熱速度。
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Mn13高錳鋼圓錐、襯板轍叉的熱處理分冷轍叉處理和熱轍叉處理。對(duì)于熱轍叉，如果裝入同一窯的所有轍叉的裝窯溫度基本和窯溫一致，則這種工藝可以節(jié)約能源，提高效率。但在實(shí)際生產(chǎn)中裝窯溫度很難與窯溫一致，且相差較大，主要原因有：不同爐次的轍叉開箱水爆后在同一窯中進(jìn)行熱處理，造成同一窯中轍叉的初始溫度不同；由于連續(xù)生產(chǎn)，每天窯的初始溫度也不盡相同；季節(jié)性的溫度變化導(dǎo)致轍叉與窯的溫度變化較大；轍叉在窯內(nèi)的排序不同會(huì)造成一定的溫差。這樣導(dǎo)致轍叉與爐窯存在較大溫差，導(dǎo)致轍叉在水韌處理后開裂。冷轍叉的裝窯溫度降到室溫，熱轍叉的裝窯溫度降到150℃。兩種轍叉入窯后都均溫1.0～1.5h后再升溫。在650℃以下升溫時(shí)，由于高錳鋼晶界和晶內(nèi)會(huì)析出碳化物，有時(shí)還會(huì)發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，因此升溫速度要慢。改進(jìn)后的工藝中，冷、熱兩種轍叉從150℃升溫到650℃時(shí)，升溫速度均為90℃/h，冷轍叉在150℃以下升溫速度要降到70℃/h。此外，在650℃以下升溫時(shí)，升溫速度隨高錳鋼中C、P含量增加而放慢，這是因?yàn)镃、P含量與熱處理時(shí)加熱裂紋密切相關(guān)。升溫到650～700℃時(shí)，要保溫1～2h，目的是使轍叉溫度均勻，消除鑄造應(yīng)力。溫度大于650℃，超過了高錳鋼的彈性變形溫度，高錳鋼由彈性狀態(tài)進(jìn)入塑性狀態(tài)，而且脆性碳化物逐漸溶解到奧氏體中，鋼的強(qiáng)度和塑性得到改善，加上保溫處理，鑄造應(yīng)力得到消除。因此隨后可以快速升溫。
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TB/T447-2004規(guī)定對(duì)不含其他合金元素高錳鋼轍叉的水韌處理溫度為1000～1100℃。滲碳體型的碳化物溶解過程是碳從碳化物中向奧氏體中擴(kuò)散，原來(lái)滲碳體相的鐵原子自擴(kuò)散并形成面心立方的奧氏體。(Fe，Mn)3C型碳化物中的碳原子和其他原子作用力較弱，擴(kuò)散過程容易進(jìn)行，溶解速度較快，加熱到1000℃，(Fe，Mn)3C即可全部分解。為了加速分解、溶解和擴(kuò)散，促進(jìn)成分均勻化，固溶溫度選為1050～1100℃。溫度超過1050℃時(shí)，奧氏體晶粒已開始長(zhǎng)大。當(dāng)溫度達(dá)到1120℃時(shí)，奧氏體晶粒長(zhǎng)大明顯。溫度大于1150℃時(shí)，晶粒粗大，出現(xiàn)過熱組織。在1100℃奧氏體轉(zhuǎn)變完全，晶粒細(xì)小，碳化物彌散其中，并有較好的力學(xué)性能。而水韌溫度為1150℃時(shí)，晶粒有變大趨勢(shì)。保溫時(shí)間只要能使碳化物充分溶解、成分基本均勻即可，過長(zhǎng)的保溫時(shí)間對(duì)力學(xué)性能無(wú)益。冷卻的目的是得到過冷奧氏體，
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即把高溫奧氏體組織保留到常溫。為保持碳化物完全溶解和獲得穩(wěn)定的奧氏體組織，必須從Mn13高錳鋼圓錐、襯板奧氏體化溫度快速冷卻。Mn13高錳鋼圓錐、襯板經(jīng)高溫保溫后，要以盡量快的速度冷卻，以使高溫時(shí)得到的單相奧氏體組織保持到常溫。
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Mn13高錳鋼圓錐、襯板轍叉產(chǎn)生裂紋的幾率與其在窯爐中的位置大有關(guān)系，且不同的位置均有可能產(chǎn)生裂紋，無(wú)論是中間位置，還是頂部和邊緣位置。此外，相同層次不同結(jié)構(gòu)的轍叉出現(xiàn)裂紋的幾率也不一樣。復(fù)雜型結(jié)構(gòu)轍叉比單開轍叉出現(xiàn)裂紋的幾率要大，這是因?yàn)閺?fù)雜型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑄造殘留應(yīng)力大，同時(shí)，不同部位溫差也大，通過均衡入爐溫度、降低加熱速率及合理安排碼放位置等，經(jīng)(1050～1100)℃×2h固溶，可有效地減少裂紋的產(chǎn)生，提高了Mn13高錳鋼圓錐、襯板力學(xué)性能及產(chǎn)品質(zhì)量。
