高マンガン鋼
炭素鋼は、常温でフェライト(体心立方格子)相が、高温でオーステナイト(面心立方格子)相が安定している。これに対しオーステナイト形成元素のマンガンを添加し、常温でオーステナイト相を安定にしたのが高マンガン鋼である。鋼の焼入れはフェライト・オーステナイト相間の変態を利用するが、高マンガン鋼はオーステナイト相から変態しないため、焼入れしても効果はない。
高マンガン鋼はオーステナイト組織を持つため、じん性が高く磁性を持たない。また加工硬化性が大きく、荷重を受けるほどに表面が硬くなり、耐摩耗性も向上する。このため靱性と耐摩耗性が求められる用途に向く。
加工硬化が著しいという特徴のため切削性が悪いので、高マンガン鋼は主に鋳造品に利用される。鋳造直後は結晶粒界に炭化物が析出して脆い状態にあるので、炭化物を解消し、製品にじん性を持たせるには1000°Cまで加熱し急冷する処理を行う。これは液体化処理や水靱処理と呼ばれている。加熱後急冷する点は焼入れに似ているが、目的も原理も異なる処理である。
ほかに比較的少量(1~数%)のマンガンを添加したマンガン鋼(低マンガン鋼)があるが、これは強靭化や焼入れ性の向上を狙ったものであり、オーステナイト相を利用する高マンガン鋼とは性質が異なる。