环件轧制是使环件直径扩大、壁厚减小、截面轮廓成形的一种塑性加工工艺。作为连续局部塑性成形工艺，与整体模锻成形技术相比，它具有生产效率高、材料利用率高、生产成本低、产品内部质量好等优点，是生产轴承环、齿轮环、法兰环、火车车轮及轮箍、燃汽轮机环、发动机环、高射炮的座圈等各种无缝环件的先进制造技术，在众多工业领域中逐渐得到广泛的应用。然而，目前对环件轧制的研究主要是集中在轧制这一工序，而关于GCr15轴承环件径向热轧全过程微观组织的演化机理还没有相关的研究报道。为此，本文采用有限元模拟和物理实验相结合的研究方法对GCr15轴承环件径向热轧全过程微观组织演化机理开展研究。本文以Simufact软件为平台，建立了棒料从下料到热轧成形全过程中的GCr15轴承环件微观组织演变三维热力耦合有限元模型，通过模拟结果与实验结果比较，对模型可靠性进行了验证。基于可靠的有限元模型，模拟揭示了GCr15轴承环件热轧全过程中环件温度、应变、晶粒、动态再结晶的分布和演化规律，揭示了棒料初始温度、棒料高径比、镦粗速度、驱动辊进给速度及转速、轧辊尺寸对热轧环件宏微观变形的影响规律。研究结果对实际的生产过程中轧制工艺的选取提供了可靠的理论依据。通过金相显微镜观察GCr15轴承环件在热轧全过程中的晶粒大小，并在扫面电镜下观察了珠光体形貌，测定了珠光体片层间距，获得了在热轧全过程中环件的晶粒大小和珠光体片层间距的变化规律。通过显微硬度和压缩实验，研究分析了GCr15轴承环件在热轧全过程中显微硬度变化规律以及力学性能变化规律。研究结果对提高热轧轴承环件的组织性能具有重要理论价值和实际意义。