M50轴承钢作为一种高碳高合金钢,由于其在高温下高的硬度和优异的耐磨性而被广泛用于航空航天工业的喷气发动机主轴中。随着航空航天领域的迅猛发展,轴承所服役的环境越来越恶劣,对轴承的尺寸稳定性提出了更高的要求。本课题围绕M50轴承钢的组织稳定性开展了一系列研究。首先在传统热处理前引入冷变形,探究了冷变形对淬火和回火微观组织和力学性能的影响。提高组织稳定性的关键是稳定残余奥氏体。本课题采用淬火-碳分配-回火（Q-P-T）工艺和冷处理来提高残余奥氏体的稳定性。先后研究了Q-P-T工艺和冷处理对M50轴承钢微观组织、力学性能和尺寸稳定性能的影响。最后通过前面的研究,总结了一种既可以提高组织稳定性,又可以提升综合力学性能的一种热加工方式。首先本文研究了冷变形对M50轴承钢淬火以及回火过程的影响。冷变形会促进奥氏体转变,使奥氏体转变开始与结束温度提前,并且奥氏体转变激活能增加。此外,经历过冷变形的试样组织细化,有更多的合金碳化物溶解进入奥氏体中,最终形成富碳和富合金元素的淬火马氏体。富碳的马氏体在接下来的回火过程中比起未变形试样会析出更多的弥散的二次碳化物,使析出强化作用增强。同时,经过冷变形的回火态试样硬度、拉伸强度以及冲击功都高于未变形试样,综合力学性能得到提升。接下来研究了Q-P-T工艺和冷处理分别对M50轴承钢的影响作用。Q-P-T工艺中在碳分配阶段,试样中过饱和马氏体中的碳原子会扩散至奥氏体中。这增加了残余奥氏体中的碳含量,提高了残余奥氏体的稳定性。在接下来的回火过程中,二次碳化物析出。所以Q-P-T工艺既可以提高残余奥氏体的含量,又不会使试样强度降低。M50轴承钢淬火和一次回火后再进行冷处理,试样中的残余奥氏体含量降低,这是因为在冷处理过程中残余奥氏体转变为了马氏体,同时还有细小弥散的二次碳化物析出,还伴随有组织细化。所以试样经历冷处理后,硬度和强度增加,并且尺寸稳定性提高。最后将冷变形、Q-P-T工艺和冷处理三者结合制定出了一套可以提升M50轴承钢组织稳定性但又不会降低材料韧性的优化工艺方案。经历该方案的试样的硬度值为62.75 HRC,抗拉强度为2467 Mpa,冲击功为71.65 J以及尺寸变化率为0.002835%。冷变形具有细化晶粒以及促进碳化物溶解的作用,促进了薄膜状富碳残余奥氏体的形成,增加了残余奥氏体的稳定性。碳分配过程中马氏体中的碳原子会扩散至残余奥氏体中,增加了残余奥氏体的热稳定性。冷处理会将不稳定的残余奥氏体分解掉,同时可以细化晶粒等。通过协同调控作用,更多稳定的残余奥氏体被保留下来,使试样不仅具有良好的尺寸稳定性,综合力学性能也得到提高。