锻造行业作为我国制造业的重要组成部分,锻件产量世界第一,但仍存在产品中低端的问题,迫切需要提升锻件质量。随着经济和技术的发展,各领域对锻件强度、疲劳性能等宏观性能提出更高要求,而金属宏观性能受微观组织直接影响,因此针对锻造过程中的微观组织演变的研究具有重要意义。元胞自动机方法是研究金属变形过程中微观组织演变的主流方法,基于此方法,结合从锻造过程的物理模拟试验获得的微观组织,可以建立预测锻造过程中微观组织演变的元胞自动机模型。本文采用这种方法对40Cr钢锻造过程中的微观组织演变进行模拟。通过热压缩模拟试验获40Cr钢在不同变形条件下的应力曲线,建立了其高温流变应力模型,获得了建立元胞自动机模型的关键参数。建立40Cr钢的热加工图并结合微观组织对热加工图中不同区域进行分析,得到了40Cr钢的最佳热加工区域。考虑变形过程中发生的位错密度演化、动态再结晶形核、再结晶晶粒长大和晶粒拓扑变形,建立40Cr钢热压缩过程微观组织演变的元胞自动机模型。通过建立的元胞自动机模型对不同变形条件下热变形的微观组织演变进行模拟,模拟结果与试验结果吻合良好。不同变形参数对微观组织演变过程影响的研究表明,更大的应变、更低的温度及更高的应变速率可以获得更加细小的晶粒。基于对实际锻造过程的分析,引入锻后余热对微观组织的影响,采用建立的元胞自动机模型对连杆锻件锻造过程的微观组织演变进行了模拟。提取有限元模拟结果中的数据作为元胞自动机模型的变形参数,结果表明,生成的微观组织与实际微观组织形貌相似,平均晶粒尺寸接近,建立的模型具备良好的模拟精度。