本文是针对40Cr和20CrMo钢的研究开发进行的，修正建立了棒材热连轧过程中的组织演变和力学性能的预测模型。轧制过程的计算模拟是以温度场模型、再结晶模型、相变模型和力学性能模型为基础，分别考虑了发生在热轧和冷却过程中的温度变化、组织演化及组织与性能之间的对应关系。以各部分子模型为基础的计算主要包括以下内容： 1.温度场模拟：以石钢棒材热连轧的实际生产过程为计算条件，考虑辐射、对流、热传导、水冷等热损失过程，以及轧制过程的变形热、摩擦热等影响因素，建立了棒材瞬态温度场模型，计算了从开轧、轧制过程、水冷至下冷床全过程的棒材横断面温度和冷却速度分布，得到了棒材在整个轧制过程中棒材内部温度随时间的变化规律，为定量描述整个轧制过程微观组织演变及预测最终力学性能奠定了基础。 2.轧制负荷及奥氏体再结晶规律的研究模拟：本部分的内容所用的再结晶模型以大量前人所做的单、双道次压缩实验结果为实验基础，Avrami方程为动力学基础，针对所作研究的钢种和变形条件系统修正建立了若干的物理冶金模型，并在此模型的基础上研究金属轧制过程中的再结晶规律，充分考虑“再结晶软化”不完全带来的残留应变问题对力能计算的影响，使预报结果的精度更高，这为提高预报精度，最大开发轧机潜能提供了准确、科学的理论基础。 3.热变形奥氏体的相变行为预测模拟：以规则溶液亚点阵模型和超组元模型为热力学基础，Cahn的相变动力学理论为动力学基础，并根据Scheil叠加原理和热膨胀实验结果，提出了计算多组元品种钢变形奥氏体向铁素体、珠光体和贝氏体转变时的热力学参数和动力学行为的方法。对品种钢的相变行为计算结果表明：相变开始温度、相变率以及铁素体晶粒尺寸的计算值与实测值符合得较好。可以认为，该部分可用于分析热轧及加速冷却工艺参数和钢种化学成分对轧后产品组织状况的影响。也可进一步用于作为热处理工艺制度制定的依据。 4.显微组织与力学性能的对应关系的研究：以现场轧制实验所获得的显微组织和力学性能实验数据为基础，通过考虑描述钢材各种强化机制的组织参数，如各组成相的体积分数、铁素体晶粒尺寸以及析出相的平均尺寸和体积分数等，分别研究了细晶强化、相变强化和析出强化等强韧化机制对钢材强度和韧性的影响，并给出了屈服强度、抗拉强度和断面收缩率等各组织参数的对应关系式。 5.热模拟试验数据、现场实测值与软件模拟结果的对比表明，本硕士论文研究开发的基于物理冶金模型的热加工过程组织演化、力学性能预报的计算机模拟结果是准确、可行、经济的，可进一步开发应用于在线控制。使用该组织性能预报软件对轧后产品的组织性能进行预测，可以节省大量的人力物力。此外，该软件操作方便，界面友好，易于维护，因此有广阔的应用前景。