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作为一种应用广泛的低合金超高强度钢，300M钢通常采用锻造工艺成形，因而有必要对其热变形机制，尤其是动态再结晶演变规律进行系统的研究。本文基于热暴露实验和热模拟压缩实验，对300M钢奥氏体晶粒长大规律、热变形行为及动态再结晶组织演变规律进行了研究，并分别构建了数学模型。基于热暴露实验，对300M钢奥氏体晶粒长大规律及模型进行了研究。研究表明：随加热温度的升高和保温时间的延长，300M钢奥氏体晶粒尺寸增大；当加热温度为850-1050℃时，300M钢奥氏体晶粒长大较缓；而当加热温度为1050-1180℃时，300M钢奥氏体晶粒长大较快。基于热暴露后奥氏体晶粒尺寸实测数据，构建了300M钢奥氏体晶粒长大模型，该模型可用于求解该材料热变形前晶粒尺寸。基于热模拟压缩实验，研究了300M钢的热变形行为。研究表明：该材料在不同的热变形条件下，存在双峰不连续动态再结晶型及单峰不连续动态再结晶型两种特征类型的应力-应变曲线。根据Arrhenius双曲正弦方程，建立了300M钢的本构关系模型，获得了变形激活能Q为336.9788kJ/mol，求出了300M钢在不同变形参数下的Z参数。Z参数的变化规律表明：当lnZ大于33.37时，300M钢的应力-应变曲线呈双峰不连续动态再结晶型；而当lnZ小于33.37时，300M钢的应力-应变曲线呈单峰不连续动态再结晶型。基于对300M钢微观组织观察与分析，研究了热变形条件与动态再结晶之间的关系。研究结果表明：变形前的晶粒尺寸越小，则变形后晶粒尺寸越小；应变速率减小和变形温度升高均会使得变形后平均晶粒尺寸增大，但变形组织尺寸均匀性增加；当应力-应变曲线呈双峰不连续动态再结晶型时，其热变形过程发生两轮动态再结晶；当应力-应变曲线呈单峰不连续动态再结晶型时，其热变形过程仅发生一轮动态再结晶；若发生两轮动态再结晶，则当第一轮动态再结晶的再结晶体积分数达到80%时，第一轮动态再结晶结束。基于300M钢流变数据和动态再结晶实测数据，分别对该材料的两轮动态再结晶构建了动态再结晶峰值应变、临界应变、体积分数及平均晶粒尺寸数学模型。模型精度良好，能够用来定量描述300M钢在的动态再结晶演变规律。