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ZG-Mn13铸钢铁路辙叉在使用过程中由于受到交变载荷和大气腐蚀的联合作用，经常在其表面形成龟裂剥落甚至掉块，进而造成整个辙叉的提前失效。 从分析辙叉表面剥落失效机理出发，通过对材料表面剥落断口、化学成份、金相组织、表面硬度和力学性能等进行研究分析，确定铁路辙叉表面的脱落、掉块是腐蚀疲劳失效所致。材料组织中存在大量的疏松、气孔和夹杂物等铸造缺陷，在强烈冲击载荷和大气腐蚀的作用下，疲劳裂纹从材料缺陷处和加工硬化形成的滑移带处优先萌生。随后，表面和次表面的裂纹不断扩展并汇合，最终造成表面的剥落掉块。 为了进一步研究铁路辙叉的使用工况对其失效的影响，利用ANSYS有限元软件，分析辙叉在使用过程中复杂的受力状态。结果表明，辙叉表面接触点的最大应力值达5300MPa，应力在830MPa的作用深度达15mm，这与实际的高锰钢辙叉硬化层深度是一致的；辙叉受到摩擦力和冲击载荷的作用在水平方向的应力有2450MPa；同时受到700MPa剪应力的作用深度有1.5mm，直接加速辙叉表面的剥落。 在原高锰钢材料(ZG-Mn13)的基础上，通过降低碳元素含量、提高锰元素含量，添加适量铌、钛、钒、钼和稀土等合金元素，加入少量的铜或镍元素提高其抗腐蚀性，并选择和设计相应的铸造和水韧处理工艺，对原高锰钢进行改良。试验结果表明，改良后的高锰钢不仅保持了原有的材料耐磨性好的优点，并且材料的组织晶粒细小均匀、晶界纯净，腐蚀疲劳寿命比原高锰钢提高三倍，从而可以提高辙叉的使用寿命。