球化退火是GCrl5轴承钢的重要热处理工艺,良好的球化组织对后续热处理有至关重要的影响。离异共析是通过对钢材进行特定加热与冷却制度,使碳化物不以片状而是直接以颗粒状析出,从而实现快速球化的目的。因此研究离异共析机理,探索剩余碳化物对离异共析转变的影响,对轴承钢快速球化工艺制度的制定有着重要意义。本文根据固态相变、热力学及扩散相关理论,首先建立了GCr15钢过冷分解两种不同形态碳化物(即片状和球状)的热力学和动力学模型；进而推导并构建了碳原子依附于未溶碳化物形核长大控制方程；同时进行了相应理论计算；最后通过淬火实验和球化退火实验,得出如下结论：(1)热力学模型的计算表明,当奥氏体发生正常的共析分解,且等温温度在966K以下时,所生成片状碳化物长大速率大于粒状碳化物,因此其相对于粒状碳化物更容易形成。(2)离异共析转变时,基体中存在大量的剩余碳化物,这些剩余碳化物增加了系统界面面积,碳化物将会优先依附于未溶碳化物形核长大。(3)得到剩余碳化物体积分数(Vt)与平均粒径(r剩)关系为Vt=8.141×10-4+0.0427r剩0.5207；剩余碳化物体积分数与奥氏体化工艺存在关系为Vt=0.96-(0.96-101.36-1480/T)×{1-exp[2.8×106exp(-0.1938T)t1/2]}。同时还得出当奥氏体化温度为800℃、保温20min,剩余碳化物体积分数约为5%,所得未溶碳化物形态多为颗粒状和点状,这有利于离异共析转变时粒状碳化物的形成。(4)球化退火实验表明,奥氏体化温度为800℃、保温20min,随后放入710℃炉中等温30min,并以25℃/h炉冷至650℃后空冷,所得组织平均粒径约0.2537um,硬度约为201.12HBW,满足GB/T18254-2002所规范球化处理后的硬度范围。