高端轴承是保障高端装备平稳运行的关键零部件。课题组开发的纳米贝氏体轴承钢具有优异的综合性能,在轴承行业备受关注。轴承钢中的未溶渗碳体具有提高耐磨性,但降低疲劳寿命的两面性,对轴承的使用性能影响较大。本文以课题组研发的GCr15Si1Mo纳米贝氏体轴承钢为对象,利用XRD、SEM、TEM等组织表征方法,拉伸、冲击、磨损和滚动接触疲劳等性能测试方法,系统地研究渗碳体细化、全溶对轴承钢组织和性能的影响规律,最后采用制备基体成分钢的方法,尝试对比研究渗碳体对轴承钢基体组织和性能的影响规律,得出以下结论。通过淬火+高温回火的预处理,将GCr15Si1Mo钢组织中渗碳体的平均尺寸由0.49μm降至0.20μm,组织中渗碳体的分布密度增加,奥氏体晶粒尺寸由5.7μm降至2.8μm,达到了双细化的效果。渗碳体细化后,贝氏体相变孕育期显著延长、转变速率和贝氏体转变量显著降低。渗碳体细化轴承钢的硬度保持在～60HRC,但韧性显著下降。渗碳体尺寸减小,增加了裂纹形核功,但渗碳体粒子间的间距显著缩短,裂纹扩展路径减小,导致裂纹扩展功大幅降低,从而降低冲击韧性。在磨损过程中,细化后的渗碳体容易回溶,在钢表面形成一层纳米晶层,显著提高表面硬度,提升轴承钢的耐磨性。同时,裂纹的临界形核功增加,轴承钢的滚动接触疲劳寿命提高2.5倍。经高温固溶处理,将钢中的渗碳体完全溶解后,基体中碳含量显著增加,导致贝氏体相变过程受到抑制,组织中贝氏体铁素体分数由85.6%降至62.3%,残余奥氏体分数由7.8%增至37.7%。由于渗碳体的消除,使得贝氏体铁素体板条在长度方向的生长不受阻碍,贝氏体板条长度增加,取向规则。较多的残余奥氏体在循环载荷的作用下易转变成马氏体,提高轴承钢表面的硬度,同时相变引入的压应力可延缓亚表层裂纹扩展,显著提高其耐磨性能和滚动接触疲劳寿命。但过高的残余奥氏体含量降低轴承钢的韧性,并影响轴承的尺寸稳定性。采用冶炼基体成分钢的方法,对比研究渗碳体对轴承钢基体组织的影响。发现渗碳体可有效钉扎奥氏体晶界,使得晶粒尺寸由11.6μm降至5.7μm,贝氏体板条平均厚度从78 nm降至62 nm。渗碳体对贝氏体板条生长有明显地阻碍作用,导致贝氏体板条长度变短,板条取向也由规则分布变成无规则分布,错配度增大。在渗碳体颗粒和较细贝氏体板条共同的强化作用下,轴承钢表现出较高的强度,但韧性低。在磨损过程中,渗碳体颗粒容易剥落,对耐磨性能不利。本文的研究结果可为纳米贝氏体轴承钢中渗碳体的调控提供基础理论支撑,下一步应重点对渗碳体细化后的含量、全溶后残余奥氏体含量等方面进行深入研究,为提高纳米贝氏体轴承钢的综合性能提供理论支持。