轴承是最广泛应用的零件。在轴承制造工艺中球化退火是必不可少的一道工序,便于材料后续的切削加工。本文针对GCr15轴承材料的套圈,提出一种新型温成形技术,以实现短时间成形和球化过程。并针对这种新型温成形技术的可行性、球化机理、调控方法及工业上的具体实践开展系统研究。通过多道次变形和单道次变形及以珠光体离异共析相变和以共析相变为基础的温压缩实验,对温轧环过程形变相变协同控制实现组织球化的可行性进行分析探究,得出原珠光体团的形态、温变形参数和珠光体相变形式均对GCr15轴承钢碳化物球化效果产生重要影响。通过Jeziorny方法和珠光体扩散形核相变理论分别建立小应力和大变形条件下的珠光体相变过程的球化模型,探究了温变形过程中的组织球化机理。发现在GCr15轴承钢温变形过程中,存在珠光体离异共析相变和共析相变的竞争及相变球化和形变球化的竞争。认为这种新型温成形技术中,其球化本质是通过温变形控制离异共析相变占珠光体相变的比例。同时建立大变形条件下的球化模型,对形变球化过程进行了研究和讨论。通过珠光体离异共析相变前变形和相变后的变形实验,并用变形织构,铁素体晶粒尺寸,碳化物析出位置,亚晶分布,极图,残余应力分布,应力应变关系等手段对形变相变协同控制温成形过程组织演变规律及动态再结晶和铁素体回复状况进行分析。通过淬火和回火实验分析退火后的铁素体晶粒与淬火后的马氏体晶粒之间的遗传关系。通过硬度及宏观形貌分析,发现形变会促使形核位置发生改变,相变能消除变形引起的组织不均匀性。最后,通过在成都天马铁路轴承有限公司热轧环生产线上对轧制前保温,升温,两相区域轧制,预先热轧等不同温轧方案不同区域的组织形貌进行分析,根据结果设计了一种两次相变两次变形的温轧工艺。发现通过精确调控轧制过程中形变和相变参数能在130min内获得圆度高,不规则碳化物极少的球状渗碳体组织,淬火和回火后马氏体晶粒尺寸也符合标准。