随着我国铁路高速、重载跨越式的发展,对关系到铁路运行安全的铁路机车车辆中最为关键的零部件——车轴的要求也就越来越高。而原来的JZ(LZ)40钢、JZ(LZ)50钢已不适宜作为高速、重载机车车轴用钢。因此,引进和开发力学性能更为优异的EA4T钢作为国内铁路货运重载大功率电力机车车轴用钢迫在眉睫。本文针对中车大连机车车辆有限公司最新研制的FXD3型八轴交流传动快速客运电力机车生产过程中,需要开发高性能机车用车轴的需求,开展了EA4T车轴用钢的设计及其热处理试验研究。根据欧标EN 13261:2009和铁标TJ/JW 037-2014对EA4T车轴钢的组织和性能的要求,本文通过化学成分的设计,以及对所研发出的EA4T车轴钢开展的热处理特性,回火温度对组织、硬度和冲击性能的影响,等效车轴试样的拉伸、冲击和疲劳性能及其断口形貌分析等试验研究,得到如下结果:随着加热温度的升高,EA4T车轴钢的奥氏体晶粒尺寸和最大晶粒尺寸呈现出先缓慢增加而后迅速增加的趋势,而不均匀因子则呈现出先基本不变而后增加的趋势,所有折点对应的温度为1000℃。在不同加热温度的末端淬火试验中,在距末端距离≤7mm时,加热温度对硬度没有影响;但>7mm后,加热温度提高有利于钢的硬度增加。在880℃和920℃加热的EA4T车轴钢的CCT曲线上均能完整地显示出先析出铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体相变区域,且加热温度对马氏体开始转变点(Ms)和终止转变点(Mf)基本没有影响,但对铁素体析出的时间以及单纯存在有贝氏体相变时的开始转变点(Bs)有较大的影响。而淬火后进行回火时,随回火温度的升高,EA4T车轴钢的硬度降低,而冲击功升高。回火温度在600℃～650℃时,其硬度符合欧标和铁标标准的要求,且冲击功最高可达到199J;但EA4T车轴钢存在有轻微的高温回火脆性。等效车轴上的试样经900℃×5h水淬和640℃×7h水冷后,得到的组织基本上为回火M/B组织,晶粒度为8级,其疲劳极限分别为368MPa和303MPa,且两者的比值为1.21,其金相组织、力学性能和疲劳性能均满足欧标和铁标的疲劳性能要求。最终,综合考虑所获得的试验结果和公司热处理炉最高加热温度限制等因素,确定出了所设计的EA4T车轴钢的热处理工艺,即淬火和回火工艺参数分别为900℃×5h水淬(水温≤40℃)和650℃×6h水冷。采用优化的热处理工艺所得到的组织和力学性能均符合欧标EN 13261:2009和铁标TJ/JW 037-2014的标准要求,达到了满足机车车轴高标准技术要求的预期目标。