研究者一直试图获得强韧性配合更好的轴承钢及高质量轴承,高强度相和高韧性相的混合可以使材料保持高强度的同时韧性得到较大提高,其中马氏体／贝氏体(Martensite/bainite, M/B)复相组织钢具有较高的冲击韧性、屈服强度和断裂韧性,然而复相组织对力学性能的影响尚无统一认识。预加形变和附加应力条件下的贝氏体相变是一个新的研究热点。由于贝氏体转变的复杂性,在不同试验条件的研究中得出了不同结论：一些研究发现预加形变可以使贝氏体相变的孕育期缩短,但最终获得的贝氏体体积分数减小；另一些研究发现形变量的增加会缩短孕育期,同时使贝氏体体积分数增加,这些研究更多关注连续冷却过程而非等温转变过程。预加形变和附加应力条件下等温转变的研究不仅对丰富贝氏体相变理论有重要意义,还可以指导贝氏体组织在形变热处理中的应用。针对以上问题,本研究以试制的中碳轴承钢(G55SiMoV)为研究对象,在系统研究等温淬火工艺对G55SiMoV钢组织及性能影响基础上,得出获得M/B复相组织的等温淬火热处理制度；通过分析组织形态对性能的影响,深入讨论M/B复相组织的韧化机理及回火稳定性；通过组织观察和动力学分析,讨论预加形变及附加应力对等温转变的影响。主要研究内容和结论如下：1.试生产了满足轧机工况的G55SiMoV热轧棒材。根据热模拟结果绘制了G55SiMoV钢的动态CCT曲线,结合合金元素作用分析了该钢的相变动力学参数。通过正交试验明确主要工艺参数(奥氏体化温度、等温温度和等温时间)对力学性能的影响,确定了G55SiMoV轴承钢等温淬火的最佳工艺规范：奥氏体化温度910℃、等温淬火温度280℃、淬火等温时间30～45min、淬火介质50%KNO3+50%NaNO2。G55SiMoV钢经以上等温淬火工艺处理后可获得M/B复相组织,其中贝氏体(主要为下贝氏体)含量约为15～25%。M/B复相组织G55SiMoV钢的主要性能为：硬度HRC>57、冲击韧性≥20J/cm2。等温淬火工艺适用于实际生产的大尺寸工件,可使036mm以下的试样获得较高硬度(HRC≥55),并在整个截面上获得M/B复相组织。2.通过对比G55SiMoV和GCr15两种钢单一马氏体组织与M/B复相组织的力学性能和断口形貌,研究了M/B复相组织的韧化机理。结果表明,M/B复相组织韧性的显著提高主要是由于解理单元细化及贝氏体通过塑性变形有效缓和了裂纹尖端应力。随奥氏体化温度升高组织显著粗化,组织中残留奥氏体量增加。1050℃奥氏体化试样断口的解理单元尺寸较大,随奥氏体化温度降低解理单元尺寸减小。270℃、290℃等温淬火组织中贝氏体尺寸分别为6μm和11μm,较高温转变得到的粗、长贝氏体可以更有效的分割奥氏体晶粒,这使得290℃等温淬火试样韧性提高更显著。贝氏体含量较低时,马氏体对贝氏体产生显著的应变强化作用,由细化马氏体片条带来的韧性增加被部分抵消,韧性提高幅度较小。当贝氏体含量升高时(马氏体含量明显减少),马氏体对贝氏体的应变强化作用降低使材料韧性得到显著提高。3.对等温淬火试样进行不同温度、不同时间的回火,通过组织观察、力学性能测试和电阻率测量研究了M/B复相组织的回火稳定性。结果表明,等温淬火处理的G55SiMoV试样有较好的回火稳定性,300℃以下回火时组织变化不明显,硬度基本不变。300℃回火时出现回火脆性,该M/B复相组织钢的回火脆性温度几乎不受贝氏体含量的影响,但增加贝氏体含量可以使韧性降幅减小。这是由于随等温淬火时间增加(贝氏体含量增加)更多的碳扩散至未转变的奥氏体中使奥氏体含碳量增加、稳定性提高。当贝氏体含量为25%和30%时,奥氏体含碳量从1.1%分别提高至1.43%和1.52%。与单一马氏体组织相比,M/B复相组织在深冷过程中组织稳定性更高,经深冷处理后的M/B复相组织轴承钢能更好的满足轧机轴承服役条件。4.通过组织观察和动力学分析,研究了预加形变及附加应力对等温转变的影响。结果表明：奥氏体预加形变有利于细化组织,施加相同形变时奥氏体化温度越高等温转变获得的贝氏体片条越长。形变对等温转变的影响是促进因素和抑制因素综合作用的结果,在促进和抑制作用间存在一个形变量的临界值,随形变量增加、形变温度降低,促进作用减弱、抑制作用增强。附加应力总是加速等温转变,并使最终获得的贝氏体体积分数增加。290℃等温淬火时应力对相变的促进作用更显著,当附加应力达到150MPa时贝氏体片条呈方向性排列。