高颈法兰是管道连接的关键部件之一，其在工作中起到转移管道工作压力的作用。高颈法兰的制造工艺水平直接影响了在连接件方面的发展进度。随着航空、航天、机械、交通、能源等工业领域对于环形件大量需求，加工产品除满足形状尺寸要求外，更需要优良的内部微观组织结构，以满足实际的使用需要，确保其工作的稳定性。本文结合高颈法兰封闭轧制成形技术，研究高颈法兰在成形过程中的微观组织演变规律。本文基于金属塑形变形的体积不变原理，以DEFORM软件为平台，构建了高颈法兰封闭轧制成形的宏微观有限元模型。使用二次开发的形式嵌入40Cr钢材料的微观组织演变计算模型与法兰坯料的封闭轧制宏观有限元计算模型相集成，实现高颈法兰封闭轧制过程中的传热、变形以及微观组织演变的模拟。通过有限元模拟，获得了法兰坯料在封闭轧制过程中的应力场、应变场以及温度场的变化规律，为开展微观组织的研究奠定了基础。研究发现法兰坯料的金属变形特点表现为两向拉伸一向压缩，即轴向和周向拉伸、径向压缩。轧制过程中坯料的温度变化在1100℃上下的范围浮动，温度降低最明显的地方出现在法兰颈部的顶端。同时法兰坯料在整个轧制过程中，动态再结晶以及再结晶体积分数的变化情况是从法兰底盘的内外径开始向底盘中间部分扩展，轴向方向是从底盘向颈部扩展。法兰产品最终的晶粒尺寸变化主要取决于动态再结晶发生比例的大小，同时在轧制过程中还伴随有静态再结晶以及亚动态再结晶的发生。高颈法兰封闭轧制成形的众多影响因素中，驱动辊转速、芯辊进给速度以及初始温度三方面对法兰坯料发生动态再结晶的体积分数、动态再结晶晶粒尺寸、再结晶体积分数以及平均晶粒尺寸的影响作为显著，研究确定了8rad/s的驱动辊转速以及1.2-1.5mm/s的芯辊进给速度时，法兰产品的整体晶粒尺寸分布较为均匀，适当增加两者的数值有利动态再结晶的发生。本研究所取得的研究成果为开发异形截面环形零件的加工生产、工艺参数优化提供了理论依据和仿真依据，为复杂异形截面环形零件的轧制工艺开发奠定了基础。