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EA4T钢是一种欧洲牌号的优质低碳合金钢,主要应用于地铁车轴和高速动车组车轴,其服役性能和使用寿命与列车的行车安全密切相关。EA4T车轴的过渡圆弧处在服役过程中受力情况复杂,该部位材料的微观组织与残余应力分布的不均匀性等初始状态将会影响材料其后服役过程中的组织与应力状态。但是,目前在对该车轴的国产化研究中,国产EA4T钢出现了点状偏析、车轴钢的淬透性较差,并出现了块状共析铁素体,引起材料解理开裂,降低材料的韧性和塑性等现象。鉴于此,本研究通过对进口EA4T车轴滚压圆弧处的组织状态、残余应力状态的测量观察,同时构建该车轴滚压过程的本构关系,为该车轴滚压强化仿真提供了参考。研究为EA4T车轴初始状态对材料服役过程中的组织与应力状态的影响提供具有一定价值的参考,为该车轴的国产化研究提供了参考。本研究采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、短波长X射线应力无损分析、显微硬度分析和有限元分析(CAE)等手段对车轴过渡圆弧不同部位的微观组织和硬度等进行表征,并利用短波长X射线对材料穿透深度大的特点,对车轴从内部到表面沿径向不同部位的残余应力分布进行了测量和分析。研究表明,EA4T车轴过渡圆弧处晶粒细小、均匀,车轴组织为马氏体和贝氏体,车轴在滚压后导致了晶体的挤压和塑性变形,晶粒明显变小伸长,在冷却过程中析出了大量的M-A岛,M-A岛以细小弥散的方式沿晶间析出。车轴表面由于滚压形成了明显的织构,原子密排面(110)平行于滚压面,车轴内部的织构是(211)∥轴向和(100)∥轴向,这与车轴锻压加工会产生(211)∥轴向和(100)∥轴向等丝织构相一致。滚压处理明显提高了车轴的硬度,在车轴表面形成了一层硬化层,在提高硬度的同时可以提高车轴的强度。通过X射线衍射残余应力检测和有限元模拟计算等手段研究了滚压层的应力分布。滚压影响层表面下7μm处轴向压应力值为-492MPa,周向压应力值为-382MPa,300μm平均轴向压应力值为-411MPa,周向应力值为-272MPa,有限元计算轴向压应力层平均应力为-287MPa,周向应力为-203MPa。残余应力计算值比实测值明显偏低。研究了该处的内部应力分布,均匀且均为压应力,4#点应力值最大,周向应力达到了-240.6MPa,轴向应力达到了-84.5MPa。