非调质钢省去调质处理（淬火与高温回火）,通过控轧控冷技术实现对内部组织结构的调控从而使其性能达到调质钢的水平。对于大规格棒材而言,由于截面尺寸大,热轧过程中截面不同部位的温度、应变和应变速率可能存在较大差异,给热轧粗轧工艺的精细选择进而避免某些截面出现裂纹等轧制失稳现象提出更高的要求。因此,构建适用于大规格棒材截面不同部位的热加工图就显得尤为重要。此外,为了提高大规格精轧棒材截面不同部位性能的均匀性,采用粗轧结束待温（弛豫）实现精轧入口处大规格棒材截面不同部位温差的降低是一个有效途径,而对弛豫过程中组织结构演变特征的研究则是预测棒材精终轧性能能否满足要求及制定待温工艺的关键。本文以F40MnVS非调质钢为研究对象,采用有限元模拟和Gleeble热模拟压缩相结合的方式,研究了该钢在850～1050℃及0.01～10 s^-1条件下的单道次热模拟压缩变形行为,构建了适用于直径为156 mm大规格棒材典型截面的热加工图,为大规格棒材粗轧工艺的精细选择提供依据。在上述研究工作基础上,采用Gleeble热模拟压缩试验、电子背散射衍射（EBSD）分析和透射电镜（TEM）显微分析相结合的方式,模拟研究了该钢在不同粗轧变形量和粗轧终止温度待温不同时间后的析出相和静态再结晶等驰豫特征,为精终轧性能是否能满足要求及待温工艺的制定提供依据。论文的主要研究内容和结论如下:（1）系统的研究了F40MnVS非调质钢应力应变曲线特征及热变形行为,并建立了F40MnVS非调质钢的本构方程和流变应力模型。研究结果表明:较高的变形温度和较的低应变速率条件下,材料容易发生动态再结晶,理论计算结果同时也表明F40MnVS钢在Z≤7.27038×10¹⁴时容易发生动态再结晶。（2）利用MSC.Marc有限元软件模拟Φ156 mm的F40MnVS非调质钢棒材的粗轧过程,结果表明:截面不同部位的等效应变和应变速率分布由表面向芯部逐渐减小;温度分布则由芯部至表面递减,且芯表温差近150℃。（3）建立F40MnVS非调质钢热加工图,得到最佳的加工工艺参数:变形温度为1030～1050℃,应变速率为0.3～2.4 s^-1。并结合有限元模拟数据构建了适用于Φ156 mm大规格F40MnVS非调质钢的热加工图,得到规格为Φ156 mm的大规格F40MnVS非调质钢棒材安全加工区域为:变形温度900～950℃、应变速率0.03～0.1 s^-1。（4）分析了单道次热压缩后弛豫过程的第二相析出行为和静态再结晶行为,研究结果表明:随着弛豫时间的增加,VC的晶粒尺寸逐渐增大,其含量在弛豫7 min时最高;且弛豫过程中,VC的析出可促进材料发生静态再结晶,但随着弛豫时间的延长,存储能被消耗,第二相开始对再结晶起抑制作用,导致静态再结晶不充分。