棒线材在基础建设和制造业中有广泛的运用，随着经济的发展对于材料的要求越来越高。因棒线材产品的性能及尺寸精度主要由最后四架减定径机决定，通过设定合理的轧制参数控制轧制，并配合后期控制冷却可生产出高质量、高尺寸精度的产品，因此掌握线材在控轧控冷中力学及微观组织的变化规律尤为重要。本文研究对象为GCr15，实验充分模拟高线轧制减定径过程，通过在Gleeble-3500上设定不同的变形温度、变形速率、变形程度对GCr15进行热压缩试验，研究其在减定径机组内金属轧制变形规律，并分别建立其变形抗力模型，再根据其孔型参数和变形区长度等建立轧制力模型，为制定轧制规程提供合理的依据；通过绘制GCr15的动态CCT曲线，分析其在冷却过程中组织变化特点，并对不同热压缩和冷却工艺条件下的微观组织进行表征，包括微观组织的构成、硬度测试、各种组成（马氏体、珠光体）的百分含量等，分析各种微观组织结构的演变过程，为设计和优化生产工艺提供技术指导。研究结果表明：（1）变形速率对GCr15的变形抗力模型影响较大，当变形速率小于20s-1时，GCr15采用周纪华模型；当变形速率大于20s-1时，采用新建变形抗力模型；模型的平均拟合度均在90%以上。（2）轧制压力的计算均采用平均单位压力模型P=pF，其拟合值与实际值误差较小，且拟合值相对实际值偏大，在实际生产过程中根据此模型设定轧制规程参数对轧机可起到保护作用。（3）根据实验中绘制的动态CCT曲线，GCr15珠光体的转变温度大约为550-700℃。（4）本实验中，变形速率对组织成分影响不大，变形程度越大，晶粒尺寸越小。（5）GCr15在830℃轧后以8~16℃/s的不同冷却速度冷却至600℃再以0.5℃/s缓冷至室温下的主要组织为珠光体类组织，硬度值在550-620左右，部分马氏体，少量二次渗碳体以及残余奥氏体。当冷却速度为4℃/s左右时，室温组织晶界处存在大量屈氏体。随着冷却速率增加，珠光体片层间距变小，二次渗碳体析出受到抑制，马氏体含量增加，（6）根据GCr15线材所需性能特点，控制其冷却速度在8~10℃/s，组织中网状碳化物基本被消除，珠光体含量约为94%，马氏体含量约为3%。