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高速铁路是现代重要的交通工具，而我国的高速列车技术起步晚，与欧美日等国相比存在很大差距，高速列车的很多关键材料和部件全部依赖进口。为了缩短我国高速列车的研制历程，急需通过消化、吸收、再创新过程对其进行自主化研制，实现国内企业的生产。
转向架用扭杆弹簧对高速列车运行的安全性和舒适性起着重要作用。本文首先对进口扭杆弹簧进行了解剖分析研究，以了解进口52CrMoV4扭杆弹簧的性能特点，以及其热处理工艺--组织--力学性能之间的关系规律。进口扭杆弹簧的显微组织结构为：在保持马氏体板条形貌的基体上，分布着大量细粒状的θ-碳化物，以及与母相呈共格关系且平行分布在马氏体板条内的x-碳化物。从碳化物形态判断，进口扭杆弹簧的回火温度应在400℃左右。研究了进口扭杆弹簧的相变特性，当冷却速度达到5℃/s以上时，就可获得全马氏体组织，换算成油淬圆棒的极限淬透性直径为φ75mm。
进口扭杆弹簧材料的奥氏体晶粒尺寸随着加热温度的升高而增大，当加热温度为850℃时，材料已充分奥氏体化，且晶粒细小，为进口扭杆弹簧材料最合适的淬火加热温度。在确定的淬火工艺下(850℃保温1小时油淬)，研究了一系列回火工艺对材料性能的影响，最终确定进口扭杆弹簧材料合适的热处理工艺为：850℃保温1小时油冷淬火+420℃保温2小时空冷回火。
对52CrMoV4弹簧钢进行了实验室规模研制，获得综合性能最优(强度、硬度、塑性和韧性的最优组合)的最佳化学成分为：在标准化学成分范围内，碳取中线(0.52wt％)，铬取上线(1.15wt％)，锰、钼、钒任选。用于指导工业化生产的热处理工艺为：850℃±10℃保温1h油淬+410℃±10℃保温2h空冷回火。
根据解剖和研制结果，指导了52CrMoV4扭杆弹簧的工业化生产。工业化生产52CrMoV4扭杆弹簧，其组织和性能都达到了标准要求，且优于进口扭杆弹簧。
此外还研究了四种弹簧钢的奥氏体晶粒长大行为及其对性能的影响。四种实验用弹簧钢的化学成分相近，但它们的奥氏体晶粒长大趋势却存在很大差异。研究表明，Mo元素、原始组织状态和原始晶粒大小均不是导致奥氏体晶粒长大趋势不同的原因。高温淬火时存在的少量未溶AlN杆状颗粒，才是导致奥氏体晶粒长大趋势不同的本质原因。表明弹簧钢中只要加入极少量的Al和N，就能很好的起到阻止晶粒长大的作用。奥氏体晶粒大小对钢的强度影响不大，对冲击韧性有很大影响，晶粒越细小，冲击韧性越高，晶粒粗大将导致冲击韧性过低。