作为非常重要且广泛应用的冶金产品——轴承钢,广泛应用于国防、工业、农业等领域,乃机械工业与民用工具中的基础性配件。轴承一般主要由滚动体、内外套圈等部分组成,这些部件均由轴承钢制造。其工作环境恶劣,受拉力、压力、剪力和摩擦力等各种交变应力。为保证轴承钢满足设备运行安全的稳定性必须满足以下工作条件:硬度高而均匀、弹性极限高且有韧性、耐磨、抗腐蚀性,加工性能良好、尺寸精度高和稳定性强等。GCr15轴承钢作为最广泛应用的高碳铬轴承钢的代表钢种,综合性能良好,是世界上广泛使用的钢种之一。机械运行的安全与否取决于部件的寿命及稳定性,而这些又决定于钢的冶金性能,钢材的性能取决于内部的微观组织结构,控轧控冷技术在理论上的进展,使得有可能在热加工过程中通过控制钢的组织结构进而获得所需的性能。通过调控金属在热加工过程中的动态再结晶和静态再结晶行为是改进金属组织和性能的有效方法之一。为了设计最佳的轧制工艺参数,必须研究整个热加工过程中的奥氏体的再结晶规律。因此,本文利用Gleeble-3800热/力模拟试验机,在温度为800~1200℃、应变速率0.01~10s-1范围内进行单道次和双道次热压缩模拟实验,研究GCr15轴承钢应力-应变曲线变化规律,利用多元回归分析方法建立了该钢高温变形时的本构模型,该模型能在一定程度上反映材料微观组织的变化,能较好地预测材料的热变形行为;基于动态材料模型和失稳准则,建立了GCr15钢的热加工图,利用该图分析了合金的高温变形特性,并优化出其适宜的高温变形参数范围;同时利用DEFORM软件,基于元胞自动机法的数值模拟技术,讨论了不同热变形工艺参数下动态再结晶行为的响应规律,研究GCr15钢变形间隔时间内奥氏体的软化行为以及再结晶规律,模拟材料热加工组织性能,为制定合理的轧制工艺提供实验基础和理论依据。主要结果如下:(1)在Gleeble-3800热模拟实验机上利用单道次热压缩的实验方法,研究了GCr15钢在变形温度800~1200℃、应变速率0.01~10s-1、真应变0.7条件下的热变形行为,建立了其基于峰值应力的本构方程、临界应变模型和动态再结晶动力学模型。(2)在Gleeble-3800热模拟实验机上利用双道次热压缩的实验方法,获得了GCr15钢在不同实验条件下的应力-应变曲线,建立静态再结晶本构方程,分析了变形温度、应变速率和道次间隔时间对其静态再结晶行为的影响,计算该钢的静态再结晶激活能。(3)基于动态材料模型和Prasad失稳准则,通过计算在不同变形温度和应变速率下的能量消耗效率和失稳参数,绘制了材料不同应变下的热加工图。分析了不同应变量的热加工图,并建立了再结晶区域图。(4)在DEFORM软件上运用元胞自动机法,利用建立的本构模型和动态再结晶动力学模型模拟分析试验钢的再结晶组织演变过程,实现晶粒变化可视化,验证再结晶动力学模型的正确性。