轴承钢的组织均匀性及组织配比等对轴承的疲劳寿命有显著的影响,因此应保证轴承钢热加工和热处理过程中组织的均匀性及热稳定性本文以高碳铬轴承钢为研究对象,基于热力学和动力学微观组织调控理论和控制方法,以控轧控冷和热处理关键工艺为核心,定性、定量分析碳化物演变过程,探讨马氏体/贝氏体相变行为,揭示不同工艺条件下碳化物的析出和溶解规律及其对马氏体/贝氏体相变行为的影响。主要研究内容和成果如下：轧后冷却过程先共析网状碳化物的析出对GCr15轴承钢的质量存在不利的影响,形变工艺制度、冷却速率和合金元素的添加均会影响其析出行为。在奥氏体单相区施加一定的压缩变形后,冷却过程中网状碳化物析出温度相比于静态转变有所提高,CCT曲线向左移动。Mo元素的添加及SU Mn元素含量的提高,均使得相转变区间向右移动,提高了实验钢的淬透性,对网状碳化物的析出有一定的抑制作用。热轧后的轴承钢经球化退火后室温组织为铁素体+球状碳化物,该组织和加热速率决定了后续加热过程奥氏体化行为。鉴于JMAK模型中动力学参数k对温度的敏感性,引入加热速率对该参数的影响。运用叠加法则分别建立了连续加热过程铁素体-奥氏体和碳化物溶解动力学模型,并对模型进行了验证。基于界面局部平衡理论,运用Thermo-Calc热力学软件的TCFE7和DICTRA动力学软件的MOBFE数据库,对860℃保温过程碳化物的溶解行为进行宏观定量计算,分析元素微观扩散机理。结果表明：碳化物的溶解过程分为两个阶段,第一阶段为保温10min前的快速溶解,C元素在奥氏体内快速均匀分布,而Cr元素只是在界面处获得了局部平衡；第二阶段为随后的缓慢溶解,Cr元素在奥氏体和碳化物内发生再分配。从微观尺度来看,碳化物的溶解依靠奥氏体/碳化物界面处平衡的破坏及两相间元素的扩散。初期碳化物的溶解机制为C原子快速扩散控制的NPLE型；当奥氏体基体内C活度与界面侧达到一致时,转变为Cr原子缓慢扩散控制的PLE型。通过分析淬火+回火热处理和贝氏体等温处理后的微观组织形貌,发现马氏体针之间互不平行,晶粒大小不均,内部含有高密度的孪晶。回火过程中,针内碳原子聚集到孪晶部位,以碳化物的形式析出。贝氏体等温相变的鼻尖温度在300～350℃,影响其转变动力学的因素有合金元素的均匀性、过冷奥氏体的C/Cr含量、保温温度和保温时间等。贝氏体的形成与碳化物的析出同时进行,贝氏体板条间呈一定的取向生长,低的相变温度促使碳化物细小弥散的分布。贝氏体等温处理后性能与回火马氏体相比,具有更高的强度和塑性,耐磨性相当。针对贝氏体等温处理耗时长的特点,分别研究了预应变和预淬火处理对贝氏体相变动力学的影响。预应变形成的过冷奥氏体晶内亚结构和预淬火引起的组织变化,均提高了贝氏体相变初期的转变速率。但随相变进行,最终与常规工艺归于一致,对整个贝氏体相变过程的加速作用不明显。提出了一种两步处理方法,在250℃等温处理50min后升温到270℃保温5min。残留奥氏体含量为6%,相变时间为传统工艺的27%左右,显著缩短贝氏体相变时间的同时并未明显降低力学性能和磨损性能