进一步大范围开采油气能源是解决目前能源问题的重中之重。阀体作为钻采设备的重要连接件,被广泛应用于石油和天然气行业。随着油气开采的需要,阀体在高温、深冷、高压等各种复杂条件下使用得越来越多,其工作环境十分恶劣,故对其性能要求较高。采用4130钢为材料的阀体在热加工过程中常常因为锻造成形工艺难度较大等问题,导致生产制造过程中非常容易出现混晶、粗晶等多种组织缺陷,进而影响其成形质量和使用性能。因此,研究阀体材料高温变形行为和变形过程中微观晶粒组织演化规律,结合有限元软件对阀体多向模锻成形过程进行宏微观模拟分析,对制定、优化、定量评价阀体成形工艺具有非常重要的工程意义。本文选用4130钢作为研究对象,通过热模拟压缩试验,获得了变形温度850～1250℃、应变速率0.01～5s-1、应变量为0.6变形条件下的流变应力曲线,并对其进行了摩擦修正和温度修正,得到了相对较为准确的流变应力曲线。基于修正后的曲线,分析了不同热变形工艺参数对4130钢流变应力的影响规律,并建立了4130钢峰值应力的预测模型和考虑应变补偿的热变形本构方程。通过分析4130钢热压缩后试样金相照片,研究了不同热变形工艺参数对微观晶粒组织的影响规律,并建立了4130钢的峰值应变模型、动态再结晶临界应变模型、动态再结晶动力学模型以及相关晶粒尺寸模型。基于动态材料模型理论和Prasad失稳判定准则绘制了材料的热加工图,确定了4130钢最佳热加工工艺窗口。通过DEFORM软件二次开发,进行了4130钢阀体多向模锻成形过程的宏微观数值模拟。结合阀体锻件不同位置区域的变形特点,分析了该位置区域晶粒组织状态的形成原因。基于本文中阀体的晶粒尺寸数据,给出了一种较为合理的阀体锻件晶粒组织均匀性评价方法。