集体土地上建厂房后转租的合法性，取决于多个因素，包括土地性质、用途规划、审批手续以及租赁合同的合法性等。以下是对此问题的详细分析：
一、土地性质与用途规划
农用地与非农用地的区分：
- 农用地是指直接用于农业生产的土地，如耕地、林地、草地等。根据《中华人民共和国土地管理法》的规定，非农业建设不得占用农用地，除非经过法定程序将农用地转为建设用地。若集体土地为农用地，且未经转用审批即用于建厂，则转租行为将因基础建设行为违法而无效。
- 非农用地则包括建设用地（如宅基地、公共设施用地、工矿用地等）和未利用地。在非农用地上进行建设活动，通常不需要额外的农用地转用审批，但仍需符合规划要求。
用途规划的限制：
- 即使是非农用地，其使用也必须符合当地的土地利用总体规划和城乡规划。如果规划中将某块土地指定为工业用地或商业用地，那么在该土地上建厂通常是合法的，转租行为也相应具备合法性基础。
- 如果规划中将土地指定为其他用途（如住宅用地、公共绿地等），则未经批准擅自改变用途进行建厂是违法的，转租行为也将因建设行为违法而无效。
二、审批手续
农用地转用审批：
- 若租用的是农用地，必须首先办理农用地转用审批手续，确保土地用途的合法性转变。未经审批擅自转用的，转租行为将因建设行为违法而无效。
建设工程规划许可：
- 在取得农用地转用审批后，还需办理建设工程规划许可证，确保建设活动符合规划要求。未取得规划许可即进行建设的，转租行为同样将因建设行为违法而无效。
村民会议同意与政府批准：
- 需经本集体经济组织成员的村民会议三分之二以上成员或者三分之二以上村民代表的同意，体现集体决策的原则。
- 相关申请需报乡（镇）人民政府或县级以上地方人民政府自然资源主管部门批准，确保建设行为得到官方认可。未经同意或批准的，转租行为可能因违反民主程序或行政审批要求而无效。
三、租赁合同的合法性
合同主体的资格：
- 出租方必须是具有合法土地使用权的主体，如村集体经济组织或经授权的单位。若出租方无合法使用权，则租赁合同无效，转租行为也相应无效。
合同内容的合法性：
- 租赁合同应明确租赁土地的用途、租赁期限、租金支付方式及双方的权利义务等。若合同内容违反法律法规或公序良俗，则合同可能被认定为无效或部分无效，转租行为也将受到影响。
四、法律后果
对于未经审批擅自建设并转租的：
- 相关部门将依法责令拆除违法建筑、恢复土地原状，并可处以罚款等行政处罚。转租方可能因共同违法而承担连带责任。
对于违反规划建设并转租的：
- 若建设行为违反了土地利用总体规划或村庄规划，同样属于违法建设。转租方可能因转租违法建筑而面临法律风险。
五、合法化建议
充分了解法律法规和审批程序：
- 在租赁和建设前，深入了解相关法律法规和审批程序，确保自身行为符合法律规定。
严格办理审批手续：
- 按照法定程序逐一办理相关审批手续，确保建设活动的合法性。这是转租行为合法性的前提。
规范合同签订：
- 签订合法有效的租赁合同，明确双方权利义务，避免纠纷发生。合同内容应符合法律法规要求，确保转租行为的合法性。
综上所述，集体土地上建厂房后转租的合法性取决于土地性质、用途规划、审批手续以及租赁合同的合法性等多个因素。为确保转租行为的合法性，建议务必遵守相关法律法规和审批程序，并在必要时咨询专业法律意见。如有任何疑问或需要进一步的法律帮助，请直接向我咨询。