高速与重载已成为未来铁路货车发展的必然趋势,车轴作为铁路货车的关键部件,在高速与重载情况下的受力情况更为复杂。车轴的质量与性能直接关系车辆的行车安全。因此铁路车辆轮轴技术水平的提高,是铁路装备现代化的重要标志,也是我国铁路高速、重载技术发展的重要技术支撑点。LZ50钢车轴的热处理工艺已应用多年,长期以来全路各车辆制造厂家一直在探索着车轴制造的新工艺,并取得了一定的效果。但由于各生产厂家的设备、材质、生产方式不同,因此所产用的工艺参数也不尽相同,相关的文献和研究结论也一般是给出一定的热处理参数范围,且缺少对正火冷却方面的研究。本项目针对SC公司LZ50钢车轴采用原正火工艺后的质量问题进行归纳分析,对LZ50钢车轴进行不同热处理工艺对比试验,研究不同热处理工艺参数以及冷却速度与车轴微观组织结构和最终力学性能的关系。在此基础上,对原车轴的热处理工艺进行优化。本文采用先通过小型箱式炉进行试样验证,再通过悬挂式车轴热处理生产线对车轴实物进行试验的方式,重点研究了不同工艺参数和正火冷却速度对LZ50钢车轴的性能与组织结构的影响关系。补充研究了车轴不同部位的组织与性能,探究车轴不同部位的性能和组织结构差异。研究结果表明:LZ50钢车轴的最佳热处理工艺为870℃和810℃两次奥氏体化正火+520℃回火,正火冷却速度对LZ50钢的力学性能和显微组织有直接影响,最佳的冷却速度为14°C-16°C/min。采用优化后的工艺可使LZ50钢车轴的抗拉强度提升29MPa,屈服强度提升12 MPa,延伸率提升2.6%,端口收缩率提升5.8%,实际晶粒度达到 6.5-7.5 级。