GCr15軸承鋼經過最終熱處理后，基體中未溶碳化物顆粒的大小、形貌、分布和體積分數對其性能有很大影響，對接觸疲勞壽命的影響尤其顯著。粗大、多角狀及偏析碳化物的圓度較差，易在其尖銳或凹凸邊緣產生應力集中現象而萌發微裂紋，從而降低軸承的韌性和抗疲勞性能，縮短其使用壽命。因此，為了避免未溶碳化物的危害，要使軸承鋼中的未溶碳化物顆粒細小、球化、分布均勻。最終淬火后的組織中碳化物顆粒的尺寸與分布在很大程度上取決于球化預處理后顆粒的尺寸與分布，因此，需要對球化預處理過程中的碳化物顆粒進行細化及均勻分布控制。

上海交通大學材料科學與工程學院的研究者們研究了3種不同球化工藝的球化效果及其對GCr15軸承鋼最終組織和性能的影響，旨在尋找最佳球化工藝，使碳化物顆粒細小、球化并且均勻分布在基體上。試驗材料為熱軋態GCr15鋼，其中C、Cr、Si、Mn、P、S、N和Cu的質量分數分別為0.96%、1.5%、0.08%、0.26%、0.0097%、0.005%、0.1%、0.12%，其余為Fe。試樣的球化處理工藝參數見表1，之后進行845℃×30min的淬火和185℃×4h的回火處理。表1球化處理工藝參數

工藝預處理試樣編號工藝參數

傳統球化退火固溶+高溫回火1050℃×30min→爐冷至900℃油淬1780℃×4h→720℃×6h→650℃出爐空冷

2700℃×4h→650℃出爐空冷

3720℃×4h→650℃出爐空冷

固溶+等溫退火4780℃×30min→720℃×4h→650℃出爐空冷

5780℃×2h→720℃×4h→650℃出爐空冷

6780℃×4h→720℃×4h→650℃出爐空冷

研究結果表明：（1）與傳統球化工藝相比，固溶+高溫回火和固溶+等溫退火都能顯著細化碳化物顆粒和奧氏體晶粒。固溶+等溫退火工藝不僅能有效縮短球化處理時間，獲得更好的球化效果，還能顯著改善顆粒的尺寸均勻性，最佳工藝參數為1050℃固溶→780℃×30min→720℃×4h。（2）球化后的組織在后續熱處理中不僅決定最終獲得的未溶碳化物顆粒的形貌、尺寸和分布，而且也影響奧氏體的晶粒度。（3）采用固溶+高溫回火工藝和固溶+等溫退火工藝都能顯著提高試樣的硬度和彎曲強度。