耐磨钢球和磨棒广泛应用于矿山、电力、建材等行业，是磨机介质，属于易损耗品，国内外市场用量巨大。高碳低合金钢作为一种常用的结构钢，经热处理后组织均匀稳定，具有较高的硬度、耐磨性和一定的冲击性能。以高碳低合金钢为材质辊轧成形的钢球，具有硬度高、淬透性好、耐磨性强等特点，但在其使用过程中容易出现性能不稳定、使用寿命短的情况。磨棒在许多条件下逐渐取代磨球，主要由碳量较低的高碳低合金圆钢经热处理制成，成本低，但使用寿命短。冷处理作为传统热处理的延伸，能够提高材料的强度、韧性及耐磨性，还可以促进组织均匀化、提高零件尺寸稳定性，延长使用寿命。研究冷处理对高碳低合金钢组织和性能的影响，探寻解决上述问题的途径，具有重要的技术与经济意义。　　本文以合金元素Cr含量分别为0 wt％、0.5 wt%、1.0 wt%的高碳低合金圆钢和含Cr1.0 wt%高碳低合金辊轧钢球为研究对象，在传统热处理后进行冷处理，研究了冷处理工艺对三种圆钢试样及钢球试样的显微组织、硬度、韧性、残余奥氏体量和耐磨性的影响。主要内容如下：　　(1)通过实验，分析了淬火+回火后三种圆钢试样的组织与性能，研究了冷处理工艺对三种圆钢显微组织和力学性能的影响。通过与未冷处理试样对比分析，得出在25℃至-80℃温度区间内，随着冷处理温度的降低，组织中残余奥氏体转变为马氏体，组织细化；三种圆钢试样均表现为硬度提高，冲击吸收功降低。在0～24 h内，随着冷处理保温时间的延长，残余奥氏体进一步转变为马氏体且有碳化物析出；硬度先提高后降低，整体呈增高趋势；冲击韧性逐渐提高。　　(2)研究了冷处理工艺对Cr1.0wt%钢球试样显微组织和力学性能的影响。与未冷处理试样对比分析，得出在25℃至-80℃温度区间内，随着冷处理温度的降低，组织中马氏体含量增加，残余奥氏体含量减少，组织中析出碳化物，组织细化；硬度提高，冲击吸收功减小。在0～24 h内，随着冷处理保温时间的延长，残余奥氏体进一步向马氏体转化，保温一定时间后，组织中析出碳化物；硬度先提高后降低，整体呈增高趋势，冲击韧性逐渐提高；与未冷处理相比，经冷处理后的Cr1.0wt%钢球试样耐磨性显著提高。与Cr1.0wt%圆钢比，钢球有较大的变形量，变形量对冷处理后的结果影响不明显。　　(3)通过对经不同温度冷处理的Cr1.0wt%圆钢试样及Cr1.0wt%钢球试样的冲击断口形貌进行观察分析，得出在25℃至-80℃温度区间内，随着冷处理温度的降低，两种试样冲击断口纤维区比例逐渐减小，呈脆性断口；认为Cr1.0wt%圆钢试样及Cr1.0wt%钢球试样的脆性转变温度为-50℃。　　研究结果表明，适宜的冷处理工艺可使Cr0wt%、Cr0.5wt%和Cr1.0wt%圆钢试样及Cr1.0wt%钢球试样获得更高的硬度和耐磨性能，并保持一定的冲击韧性。