列车车轴,作为列车的关键零部件之一,其质量和性能直接关系到列车的行车安全。而在车轴热加工生产过程中,其组织形态和晶粒度的大小是衡量其性能好坏的重要参数之一。在热塑性成形的过程中,其外在形状发生变化的同时,内部组织晶粒度也随之发生变化。随着材料热加工工艺的不断改善,人们越来越重视材料热加工过程内部组织的演变。LZ50钢作为一种常见的中碳钢,广泛应用于车轴的生产。本文以车轴常用材料LZ50钢为研究对象,建立了其在锻造加热过程中奥氏体晶粒长大的元胞自动机模型,在模拟过程中,结合能量转化机制和数据可视化的方法,对LZ50钢材料车轴快锻成形过程中内部组织形貌特征进行了动态模拟。同时,对LZ50钢在不同保温温度和保温时间下,内部晶粒形态的演变进行了实验研究,进一步验证了CA模拟的准确性,并分析了其晶粒长大的规律,建立了相关的晶粒长大模型。此外,通过设定不同的工艺参数,分别研究了单双道次下,不同热加工参数对LZ50钢材料热加工最终晶粒尺寸的影响。研究了LZ50钢车轴在等温热压缩条件下,微观晶粒的再结晶行为和机制,通过对实验结果的相关分析,建立了相应的静态再结晶模型和亚动态再结晶模型。综上所述,本文采用数值模拟、物理模拟和实验研究相结合的手段,对LZ50钢车轴快锻成形过程中晶粒长大和再结晶行为进行了研究,建立了相关数值模型,为LZ50钢车轴的锻造成形提供了相关的理论依据。