对Cr5M钢进行热处理实验，分析Cr5M钢回火脆性与硬度的关系及其组织结构对回火脆性的影响；据此提出满足辊面硬度要求的Cr5M钢支撑辊整体浸入式调质处理工艺，探究Cr5M钢支撑辊的整体浸入式调质处理效果。结果表明：Cr5M钢具有一定程度的回火脆性，回火脆性温度范围为300～500℃，400℃回火时Cr5M钢冲击吸收能量达到最低值(7.6 J);250℃附近回火，Cr5M淬火钢中的残余奥氏体(Ar)开始发生分解，分解结束温度约400℃，软韧相Ar的分解是导致回火脆性发生的主要因素；960℃淬火+615℃回火的整体浸入式调质处理可替代支撑辊的差温热处理或表面淬、回火热处理，经整体浸入式调质处理的Cr5M支撑辊的综合力学性能优良，表面硬度均匀，最大与最小肖氏硬度差值仅0.7 HSD，平均肖氏硬度为40.1 HSD，支撑辊工作层(淬硬层)深大于15 cm，工作层组织为回火索氏体+少量的铁素体，工作层硬度仅2.1 HSD。