轴承钢GCr15的热轧态原始组织由片层状的珠光体组成,这种微观组织具有高的硬度和低塑性,加工性能较差;同时沿奥氏体晶界会有网状碳化物析出。通常用球化退火来获得粒状珠光体组织。然而传统的球化退火工艺通常需要10～15h的时间,并会消耗大量的能源,球化效果也不佳。本文通过在GLEEBLE-3500热模拟试验机上的热模拟实验,研究了轧后冷却速度对网状碳化物析出的影响规律,制定出合理的正火热处理制度;热模拟试验显示,在980℃经过40%的热轧变形后,以大于10℃/s的速度冷却至室温,能有效地抑制网状碳化物的析出。经过正火处理后的热轧管,以8～10℃/s的速度强制风冷后网状碳化物较未经正火的热轧原管有极大的改善。实现离异共析转变的关键是保证有足够弥散的未溶碳化物粒子作为后续非均匀形核的核心。对奥氏体化保温时间、保温温度和双相区冷却速度三个主要的奥氏体化工艺参数的研究显示,奥氏体化温度选择在790℃,保温时间10min,双相区冷却速度在30℃/h～120℃/h时,未溶碳化物粒子的数量最多,分布上也较为均匀。根据统计的结果,奥氏体化温度在790℃保温10min,双相区冷却速度在120℃/h,未溶碳化物粒子呈正态分布,每平方毫米上的未溶碳化物粒子数达71.9 ×105个,在0.1～0.3μm上的粒子颗粒数占50%以上,表现出良好的均匀性和集散度,有利于快速等温球化退火。周期球化退火的奥氏体工艺参数以及周期个数对残余碳化物粒子形成规律的研究表明,在相同的奥氏体化温度和相同的冷却速度下,随着周期球化退火的周期个数的增加,形核的核心数增加,核心的分布也较为均匀。实验表明790℃保温10min,周期数为3的球化退火能得到最大数量的形核核心,有利于周期球化退火。由奥氏体化工艺参数对残余碳化物粒子影响的研究,本文制定了实验钢最终的快速等温球化退火工艺和周期球化退火工艺。采用优化后的退火工艺,快速等温球化退火工艺的总时间为3.5h,周期快速球化退火的时间为5.5h,球化级别和硬度均能达到国标要求。与传统工艺奥氏体化保温时间和等温转变时间总和需要10～15h相比,球化退火时间缩短为传统工艺的30%。