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分析研究了淬火、回火状态的GCr15轴承钢经过超低温改性处理后，基体组织发生回火马氏体恒温脱溶相变，析出弥散、微细碳化物及残留奥氏体发生马氏体相变，经XRD检测，其残留量从9%降至2%左右。从而说明微观结构的转变引起了轴承钢机械性能的变化。采用优化的超低温处理工艺对GCr15钢制作的工模具进行处理，其使用寿命明显提高。