对于非调质钢制锻件来讲，锻造过程中奥氏体晶粒尺寸的控制是决定锻件最终力学性能的关键之一。本文选用常用的锻造用中碳微合金非调质钢F38MnVS，对曲轴热锻过程中奥氏体晶粒尺寸的变化规律进行了研究；在1323 K～1473K温度范围内，分别建立了奥氏体晶粒动态、静态、亚动态再结晶及晶粒长大的数学模型；利用ANSYS/LS-DYNA软件对曲轴热锻过程进行了有限元模拟，并结合奥氏体晶粒尺寸模型对热锻过程中的奥氏体晶粒尺寸进行了预报。主要研究内容如下：　　 ⑴在1323 K～1473 K温度范围内对实验钢的热模拟实验结果表明，随着应变速率由0.01/s增加至10/S，实验钢中奥氏体发生动态再结晶(DRX)的程度明显增加，晶粒尺寸下降为原来的1/2～1/3。通过改变热模拟双道次压缩实验中的变形条件，分别使实验钢的奥氏体晶粒在间歇时间内发生静态(SRX)和亚动态再结晶(MDRX)及其晶粒长大(GG)。结果表明，在道次间歇的等温过程中，MDRX的发生速度高于SRX的发生速度。再结晶结束以后，晶粒尺寸在短时间内迅速长大；随等温时间延长，晶粒长大趋势减弱。在不同的变形温度下，由于奥氏体再结晶程度的差异，变形量对奥氏体晶粒尺寸的影响程度不同。在1373 K变形温度下，第一道次变形量(81)对奥氏体晶粒尺寸的影响较大；随着变形量由εp增至2εp，晶粒细化效果显著，但随着等温时间延长，长大后的晶粒尺寸逐渐接近。在1473 K变形温度下，变形量由εp增至2εp后，晶粒尺寸变化不明显，但随着等温时间增加，变形量较大试样的晶粒尺寸始终保持相对细小。　　 ⑵根据应力-应变曲线获得的峰值应变(εp)、峰值应力(σp)等参数以及通过金相方法测量的晶粒尺寸(DDRX)和再结晶百分数(XDRX)等参数，建立了实验钢的DRX模型。利用双道次热模拟实验的结果，确定了发生50％再结晶的时间(t0.5)等参数，并建立了实验钢奥氏体晶粒的SRX和MDRX再结晶模型及再结晶后的晶粒长大模型。　　 ⑶有限元模拟主要分为三个部分：热压缩实验升温现象模拟、曲轴坯料冷却过程模拟和曲轴热锻过程模拟。通过对比模拟与实测过程的温度升高速率发现，模拟压缩过程中的升温情况与实际情况基本一致，这说明模拟过程中使用的假设条件基本合理，并确定了相关参数(如：功热转换系数η=0.9、导热系数λ=39.3W/m·K等)，为曲轴锻压模拟过程中的结构分析奠定了基础。通过对实验坯料在冷却过程中的温度场变化情况的模拟计算，确定了坯料冷却过程中的自然对流换热系数为4.0 W/m2.K，辐射换热系数为1.6×10-11 W/m2·K4；根据模拟结果与实测数据的比较，确定实验坯料与模具接触表面的综合换热系数为20 N/mm-s-K。　　 ⑷通过有限元模拟的方法分析确定了曲轴预锻过程中关键位置应变量(8)、温度(7)以及应变速率(ε)等变形条件的准确数值；分析曲轴锻压中金属流动规律及相应位置点与曲轴坯料位置之间关系；并利用奥氏体晶粒模型对锻后曲轴相应位置进行晶粒尺寸预测，预测结果与实测奥氏体晶粒尺寸接近，并且分布规律一致。故认为将有限元模拟与奥氏体再结晶数学模型相结合，可以实现对锻造过程中奥氏体晶粒尺寸的预测，并为进一步实现非调质钢组织及性能的预报提供基础。此外，利用曲轴锻造成型模拟过程中的结构分析结果，可以为曲轴生产过程中遇到问题提供合理的解释。