本文以12Cr2Ni4A钢为研究对象，在Gleeble-1500热模拟机上进行应变速率为0.01~10s-1、变形温度为950~1100℃的等温热模拟实验。由实验数据绘制出的各变形条件下的真应力-真应变曲线均具有较明显的动态再结晶特征，流变应力随着应变速率的提高和变形温度的降低而增大。基于Arrhenius型方程建立了流变应力双曲正弦本构模型，该模型能够精确地描述12Cr2Ni4A钢的热变形流变应力的变化情况。基于动态材料模型理论绘制出了热加工图，图中高耗散率处于温度为1010~1060℃的低应变速率范围内，加工失稳处于温度为1020℃以下和1070℃以上的高应变速率范围内，失稳区中的能耗率均比较低。基于动态再结晶理论，建立了12Cr2Ni4A钢在热变形过程中的动态再结晶临界应变模型、体积百分数模型和晶粒尺寸模型。通过对实验数据和金相显微组织的分析得出，动态再结晶临界应变值随应变速率的提高和温度的下降而增大，体积百分数随应变量的增加、应变速率的下降和温度的升高而增大，晶粒尺寸随应变量的增加、应变速率的降低和温度的升高而增大。将流变应力本构模型和动态再结晶模型嵌入Deform-3D中，对12Cr2Ni4A钢进行等温锻造数值模拟，发现晶粒的细化效果随应变量的增加而逐渐增强，随应变速率和变形温度的降低而增强，但均匀性变差，动态再结晶体积百分数和平均晶粒尺寸的模拟值与实验值很接近，说明了模型建立的准确性。对材料进行非等温锻造数值模拟，通过尝试得出变形温度1150℃、应变速率2s-1为比较理想的晶粒细化锻造工艺参数，且满足热加工图中的参数要求，并在此参数下进行了实际锻造验证试验。基于元胞自动机法，在理想工艺参数下进行动态再结晶的微观组织演变数值模拟，得到了不同变形区域的组织演变规律，并将对应区域的模拟结果和实际锻造结果进行了比较，两者相似度很高，验证了模型建立的准确性。