随着市场经济的深入和信息技术的快速发展,用户对钢铁产品的品种、质量和成本的要求越来越苛刻,钢铁企业面临从大规模生产向大规模定制生产的转型。柔性轧制技术和组织性能在线优化控制技术是钢铁企业实现大规模定制生产的关键技术,提出基于显微组织预报力学性能的需求。钢铁产品最终的力学性能由奥氏体相变后的组织状态决定。本文以热轧生产工艺下的奥氏体相变为研究对象,研究变形奥氏体位错密度随变形条件的变化规律以及连续冷却条件下的相界面位置随温度的变化规律,建立显微组织和应力应变的关系,并实现组织性能预报的在线应用。通过研究变形过程和变形间隔时间内的位错密度变化规律,提出变形奥氏体位错密度模型。在Gleeble-3500热模拟试验机上进行双道次压缩实验,对实验数据进行回归拟合得到位错密度模型参数。基于位错密度模型计算变形抗力,并和实测值进行比较,两者有较好的一致性。变形间隔时间短(≤3s)时,静态回复对位错密度的影响占主导,在计算时必须考虑静态回复过程。变形间隔时间长(>3s)时,静态再结晶对位错密度的影响占主导,可以忽略静态回复过程。建立了扩散过程控制下的奥氏体连续冷却相变模型,用于描述先共析铁素体界面位置、界面奥氏体侧的C扩散长度以及C浓度分布随温度的变化规律。结合超组元模型和LFG模型计算相界面奥氏体侧和铁素体侧的平衡C浓度。考虑了高冷速下界面奥氏体侧c浓度不能达到c平衡浓度Ceqr,用表达式((?)=(1-a·φh)·Ceqy对界面奥氏体侧C浓度Cr进行修正,并讨论软碰撞对界面位置的影响。基于奥氏体连续冷却相变模型计算铁素体体积分数,并和文献中的值进行比较,吻合较好。基于铁素体、珠光体单相变形的应力应变方程和Iso-W假设,提出一个新的铁素体-珠光体钢应力应变模型。用Swift方程逼近铁素体应力应变方程,得到描述铁素体-珠光体钢应力应变关系的解析解。计算不同珠光体体积分数、铁素体晶粒尺寸和珠光体片层间距的铁素体-珠光体钢的应力应变曲线,并结合Considere判据计算铁素体-珠光体钢的抗拉强度。通过分析抗拉强度和显微组织参数之间的关系,建立铁素体-珠光体钢抗拉强度模型。当珠光体体积分数大于20%时,需要考虑塑性变形对两相间内应力的释放作用,对内应力值进行修正,修正项是珠光体体积分数fp、总应变量ε、铁素体屈服强度σαy。和珠光体屈服强度σpy的函数。模型的计算值和实测值有较好的一致性。在Visual studio 2005编译系统下,采用C++编程语言开发热轧带钢组织性能预报系统MPP,系统可以计算带钢在轧制、层流冷却和卷取各阶段的组织和性能参数。将系统MPP的计算结果和商业软件的计算结果以及现场生产实测数据进行对比,表明系统MPP的计算精度能够满足在线应用。将系统MPP和某钢厂CSP生产线的在线控制系统进行集成,实现了组织性能的在线预报,为生产工艺的优化提供指导。