滾動軸承鋼的預備熱處理是球化退火，鋼經下料、鍛造后的組織是索氏體+少量粒狀二次滲碳體，硬度為255~ 340HBW，采用球化退火的目的在于獲得粒狀珠光體組織，調整硬度至207~ 229HBW，便于切削加工及得到高質量表面。一般加熱到790~ 810℃燒透后再降溫至710~ 720℃保溫3～4h，使金相組織全部球化。

滾動軸承鋼最終熱處理為淬火+低溫回火，淬火切忌過熱，淬火后立即回火，經150~160℃回火2~4h，以去除應力、提高韌性和穩定性。滾動軸承鋼淬火、回火后得到極細的回火馬氏體，分布均勻細小的粒狀碳化物(5%~10%)以及少量殘留奧氏體(5%~10%)，硬度62~ 66HRC。

生產精密軸承或量具時，由于低溫回火不能徹底消除內應力和殘留奧氏體，當零部件在長期保存及使用過程中，因應力釋放、奧氏體轉變等原因會造成尺寸變化。所以，淬火后立即進行一次冷處理，并在回火及磨削后，在120~130℃進行10~ 20h的尺寸穩定化處理。