本文在综述了车轮钢的发展和开发现状以及氢在金属中的扩散和渗透特性的基础上，研究了碳、硅和铬对重载车轮钢的氢渗透特性以及产生氢鼓泡的临界氢浓度的影响规律。首先利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜研究了钢的显微组织结构，然后采用电化学的方法研究氢在钢中的渗透行为和氢鼓泡现象，从而为研究和开发高性能的重载车轮钢提供指导。研究表明，经热处理后钢的显微组织结构均为铁素体+珠光体组织，其中珠光体的片层间距的范围270-350nm。随着碳、硅和铬含量的增加，珠光体含量增多，珠光体的片层间距减小，其中4#试样珠光体的含量最大为95.7%（质量分数），珠光体片层间距最小为270nm。由于化学成分的改变影响试样的珠光体含量与特征（片层间距的大小），从而对氢在钢中的扩散系数以及产生氢鼓泡的临界氢浓度都有重要影响。氢渗透实验结果表明，随着C、Si、Cr含量的增加氢在钢中的扩散系数降低。在四种钢中，20℃时，4#钢的氢扩散系数最小为1.963×10-6cm2/s。同时，由氢鼓泡实验可以发现，随着C、Si、Cr含量的增加，试样产生氢鼓泡的临界充氢电流密度和对应的临界氢浓度都随之增加，其中4#试样产生氢鼓泡的临界充氢电流密度最大为6mA/cm2;临界氢浓度也最大为3.638wppm。这与4#钢中珠光体含量较多以及珠光体的片层间距较小，从而产生的不可逆氢陷阱较多有直接关系。