车轴是列车行驶的关键部件之一。它的性能好坏会直接影响火车行驶的安全及铁路运输的发展,因此车轴的生产必需保质保量。车轴的锻造工艺虽然简单,但在加工期间会发生静态或亚动态再结晶,再结晶可以产生细小均匀的奥氏体晶粒,根据微观组织的遗传性,最终材料的组织也会受到奥氏体晶粒大小的影响,从而得到细小均匀的优良组织,提高车轴的强度硬度及塑韧性。本文使用Gleeble-3500热模拟试验机对LZ50钢进行双道次热压缩实验,根据得到的应力应变曲线使用应力补偿法计算静态再结晶软化率,建立了静态再结晶动力学方程,得到了变形参数对静态再结晶体积分数及静态再结晶速率的影响规律。介绍了元胞自动机(CA)模型的组成及运行规则,将静态再结晶机理与元胞自动机模型相结合,依据晶粒变形技术模拟了LZ50钢的热压缩过程以更接近实际。结合位错与畸变能的关系建立了再结晶形核模型,晶粒长大及粗化模型,将模拟步长与静态再结晶时间相对应,详细说明了静态再结晶建模过程。通过CA法对LZ50钢静态再结晶行为进行了模拟,得到了LZ50钢初始组织,分析了完整的静态再结晶过程,模拟结果与实验结果一致。对压缩后的试样进行抛光腐蚀实验并测量其晶粒度大小。将实验数据与模拟结果相结合分析了变形参数对再结晶晶粒尺寸与平均晶粒尺寸的影响,得到了不同变形条件对再结晶形核率及晶粒长大速率的影响规律。通过电子背散射衍射技术(EBSD)分析了材料内部晶粒取向与大小角度晶界的比例,分析了原始晶粒内各点之间的位向差,确定了LZ50钢静态再结晶形核机理。本文通过双道次热压缩实验研究了LZ50钢的亚动态再结晶行为,其中真应变为0.3～0.7,其余变形条件与静态再结晶类似,得到了双道次应力应变曲线。利用应力补偿法计算了亚动态再结晶体积分数,分析了变形条件对亚动态再结晶体积分数的影响,建立了亚动态再结晶动力学方程。通过实验测得亚动态再结晶后的晶粒度,分析了变形条件对亚动态再结晶晶粒大小的影响。确定了可以得到优良组织的工艺参数范围,为生产提供理论指导。