X12(X12Cr Mo WVNb N10-1-1)合金钢是生产大型超超临界转子的重要材料,它包含Cr、W、V、Nb等多种合金元素,具有良好的淬透性和优良的机械性能。转子是超超临界发电机组的核心部件,其工作环境通常是超高温、超高压环境。转子的制造质量直接影响着超超临界发电机组的服役年限和使用性能。其技术瓶颈之一是超超临界转子的制造难度较高,在热加工过程之中不仅要满足形状上的要求,更要求该锻件内部组织均匀,晶粒细小,保证其具有良好的综合性能。动态再结晶行为是锻件热加工过程中细化晶粒,改善组织性能的重要过程。因此研究大锻件材料在热变形过程中动态再结晶微观组织演变机理对于超超临界转子的制造有着十分重要的意义。本文以X12合金钢为研究对象,通过热压缩试验、XRD试验、金相试验进行试验研究,通过试验获取的数据以构建流变应力模型和确定材料热变形激活能,然后通过获取的参数及模型建立X12合金钢的元胞自动机模型并编译程序。通过构建的元胞自动机模拟程序对X12合金钢热变形过程中动态再结晶微观组织演变过程进行了模拟研究,研究了不同热变形条件以及初始晶粒尺寸大小对于其动态再结晶微观组织演变过程的影响。此外,编写了考虑拓扑变形技术的元胞自动机模拟程序,研究了拓扑变形过程对于动态再结晶微观组织演变过程的影响。通过Gleeble-1500D热-力模拟试验机对?8 mm×12 mm的圆柱体试样在不同温度下进行热压缩试验以及不同温度下的试样进行保温处理以获取动态再结晶开始前X12合金钢初始晶粒组织。基于热压缩试验所得的真应力-真应变数据分析了X12合金钢的热变形行为,建立了能够反映其热变形行为的Arrhenius双曲正弦流变应力模型并获取了模拟使用的材料热变形激活能;通过XRD衍射试验,研究了X12合金钢在不同变形条件下的位错密度变化规律,讨论分析了X12合金钢的位错密度变化规律;利用元胞自动机技术结合曲率驱动技术模拟生成了符合物理规则的元胞自动机模拟初始晶粒组织,通过对比发现与金相实验得到不同热变形参数下的初始晶粒组织形状及大小基本一致。基于热压缩实验数据,建立了可以反映其位错密度变化的L-J位错密度模型、X12合金钢晶粒形核模型及长大模型。将上述构建的X12合金钢动态再结晶模型,结合元胞自动机技术,以位错密度变化为内变量构建了X12合金钢的元胞自动机模型。利用建立的元胞自动机模型模拟研究了不同热变形条件下的X12合金钢动态再结晶微观组织演变过程。对元胞自动机模拟得到的结果进行了分析,分析了不同热变形参数对于X12合金钢热变形过程中微观组织演变的影响规律;对不同大小的初始晶粒组织进行了模拟研究,分析了不同大小的初始晶粒组织对动态再结晶行为的影响。通过添加拓扑变形技术,研究了拓扑变形对于元胞自动机模拟动态再结晶微观组织演变过程的影响并结合有限元模拟软件Forge进行了热压缩过程中不同位置的微观组织进行了预测。结果表明,本文所构建的X12合金钢元胞自动机模型,可以有效地反映X12合金钢热变形过程中的晶粒组织形貌,对于超超临界转子用X12合金钢的生产加工过程具有一定的指导意义。