本文依托韶钢特棒厂提供的条件,通过Gleeble-3800热模拟试验机对其生产的GCr15轴承钢进行热模拟研究,采用膨胀法和金相法结合测定了该钢的完整CCT曲线,补充了先共析渗碳体析出曲线,从而系统地研究了其连续冷却过程中的组织演变过程及规律。在此基础上,提出了两阶段冷却工艺思路,并就此工艺的参数(变形量、终轧温度及终冷温度)对组织转变的影响进行了研究,为抑制网状碳化物的析出提供参考。论文的主要工作及结果如下:(1)通过Gleeble-3800热模拟试验机,采用膨胀法研究了GCr15轴承钢在不同冷却速度下的珠光体相变和马氏体相变温度及其组织演变规律。结果表明:珠光体相变主要在570~710℃温度范围,并且相变温度随着冷却速度的增大而逐渐下降,完全发生珠光体相变的临界冷却速度为5℃/s;在低冷速下,室温组织主要为网状碳化物和珠光体组织,随着冷却速度的增加,碳化物网状程度减轻,珠光体组织细化,显微硬度随之增大,并且开始在低温区形成马氏体,相变温度约为190℃;当冷却速度达到8℃/s及以上时,室温组织主要为马氏体。(2)在测定的珠光体相变开始温度的基础上,通过Gleeble-3800热模拟试验机,采用金相法测定先共析渗碳体的开始析出温度,补充先共析渗碳体的析出曲线,从而完善GCr15轴承钢的动态CCT曲线,并对二次碳化物的析出机理进行研究分析。研究表明:GCr15钢的CCT曲线主要由单相奥氏体区、奥氏体+碳化物区、奥氏体+碳化物+珠光体区、碳化物+珠光体区和马氏体区这5个相区组成;先共析渗碳体的析出温度范围约在700~900℃区间,抑制先共析渗碳体析出的临界冷却速度为8℃/s;当冷却速度大于3℃/s时,先共析渗碳体的析出温度下降趋势较珠光体相变温度下降更加明显,这说明冷却速度对先共析渗碳体的析出影响明显大于对珠光体转变的影响;轧后冷却速度的提高使C、Cr等元素的扩散系数降低,抑制其向晶界处扩散,减少二次碳化物的析出,从而抑制网状碳化物的生成。(3)依据完整的CCT曲线,采用两阶段冷却工艺对网状碳化物的析出进行抑制,并研究了此工艺过程中变形量、终轧温度及终冷温度等参数对网状碳化物的影响。实验结果发现:增大变形量使珠光体晶粒明显细化,但对改善网状碳化物的形貌作用不大;终轧温度对二次碳化物的抑制作用明显,并且低温终轧效果显著,但温度越低变形抗力越大,易产生断辊等故障,所以终轧温度不宜过低;二次碳化物的析出程度随着终冷温度的降低也会显著减轻,当终冷温度降至600℃及以下时,二次碳化物的析出被进一步抑制,并在珠光体组织中以颗粒状弥散分布。综合考虑上述结果,将GCr15轴承钢在820℃终轧变形后以8℃/s的冷却速度快冷至600℃并以1℃/s缓冷至室温的两阶段冷却工艺可以有效抑制网状碳化物的析出,得到球化退火前所需的珠光体组织。