在核电主管道材料316LN不锈钢的热成形中,经常会发现毫米级的粗大晶粒,严重损害材料的力学性能。316LN不锈钢是奥氏体单相钢,不能通过热处理来细化晶粒,只能通过变形引起的再结晶使晶粒破碎。与细小晶粒相比,粗大晶粒变形比较困难,如何细化粗大晶粒是热加工领域值得关注的问题。本文通过实验与模拟结合探究粗大晶粒微区变形不均匀性诱发晶粒破碎和再结晶的机理。首先通过室温压缩实验和电子背散射衍射实验(EBSD)定性分析粗大晶粒对微区变形不均匀性的影响规律,发现随着变形量的增加,软取向粗大晶粒会发生转动以及晶内局部区域的位错滑移,在内部形成诱发再结晶的高位错密度区。随后通过所得到的EBSD数据创建了二维混晶组织的代表面元,再由室温压缩流动应力曲线的拟合,得到现象学率相关本构关系式中的材料参数,通过晶体塑性有限元(CPFEM)模拟变形量为6%时的应变场,再由数字图像相关法(DIC)实验测得的微区应变分布结果进行比对,验证了所建模型的正确性。根据晶体塑性有限元的模拟结果得到了发生大变形之后的应力应变云图,分析了粗大晶粒内部产生滑移带与亚结构的可能性,结果表明,粗大晶粒可能会产生滑移带,但亚结构很难出现。为了厘清变形分布的不均匀性对材料再结晶的触发机制,对变形后的试样进行了加热和静态再结晶实验。结果表明:变形量较小时,粗大晶粒再结晶后仍然晶粒较大,但当变形量比较大时,原始粗大晶粒和细小晶粒的材料再结晶后得到了大致相同的细小晶粒,已经观察不到原始粗大晶粒的痕迹。这表明在大变形条件下,粗大晶粒再结晶除了可在晶界处形核,还可能在晶内沿位错密度高的滑移带上形核。