对GCr15钢城轨用轴承外环进行了4种不同工艺的热处理,通过扫描电镜和透射电镜观察、硬度测试以及残余应力测试,研究了热处理工艺对该轴承外环组织和性能的影响。结果表明:淬火、淬回火以及等温淬火(210℃等温1 h和3 h)试样的硬度平均值分别为861,750,835,701 HV;等温淬火组织主要为马氏体和下贝氏体混合组织,且等温3 h组织中的下贝氏体含量比等温1 h的要多30%左右;最佳的热处理工艺为860℃保温20 min后再于210℃等温3 h然后水淬;经该工艺处理后轴承外环表面残余应力平均值为-264 MPa,在距离表面O~50 gm范围内外环残余压应力水平较高,在距离表面50~600μm范围内其残余应力平均值在-15 MPa附近波动,该种应力分布有利于提高轴承外环的使用寿命。