传统的M50轴承钢热处理工艺，淬火后采取多次高温回火的方式，使得残余奥氏体尽可能的充分转变，但是另一方面，残余奥氏体作为韧性相，有着对裂纹扩展的延缓作用，并一定程度提高轴承的疲劳寿命。本文研究M50钢热处理工艺中保留一定量残余奥氏体，并通过碳分配的方式使其能够富碳稳定，研究了淬火后低温及高温的回火过程对M50钢残余奥氏体含量及碳含量的影响，以及不同热处理态时残余奥氏体的形态及分布，并研究了综合采用淬火-回火-碳分配热处理工艺后的残余奥氏体的稳定性。1090℃奥氏体化后冷却得到淬火态的M50钢，残余奥氏体含量约为15%，且存在两种形态残余奥氏体，一种为界面处的长条块状，宽度约为300nm，一种为薄膜状，宽度约为50nm。研究表明淬火后较低温度300℃和450℃回火，即使达到4h的长时保温，残余奥氏体含量基本不变，但存在明显的残余奥氏体碳含量的变化。300℃保温时，残余奥氏体碳含量由30s保温时的0.64%，增长至10min时的0.92%达到峰值，进一步的长时保温至2h，4h时，碳含量有所下降为0.84%左右。450℃温度保温时，即使保温时间30s，由于更高的温度下碳的扩散能力的增强，碳分配也已完成，残余奥氏体碳含量达到最大0.89%，继续增加保温时间，碳含量呈下降趋势4h时达到0.68%。更高回火温度的研究表明，残余奥氏体开始分解，500℃保温0.5h，1h时，残余奥氏体含量均为9%左右，延长保温时间为2h时，残余奥氏体含量进一步降低为4%，同时，残余奥氏体碳含量随回火时间延长降低，0.5h为0.68%，1h为0.52%。530℃保温时间0.5h，残余奥氏体含量仅为6%，1h的保温时残奥已基本转变完全。550℃0.5h的保温时间内残奥已基本转变完全。同时，500℃2h回火后试样的TEM观察显示，淬火态的长条块状残余奥氏体回火冷却过程中发生转变得到平行分布的夹于马氏体板条间的形态分布，且存在细小合金碳化物的析出。500℃回火2h后，当存在300℃10min的碳分配过程，再进行530℃二次回火时，回火时间1h时残余奥氏体含量与0.5h相当，依然少量残存。当不存在300℃的碳分配保温时，530℃1h回火时残余奥氏体转变完全，300℃的碳分配保温提高了残余奥氏体的稳定性。