在金属塑性成形领域,大尺寸坯料在高温、大成形力的作用下,极易在锻件心部或表面产生裂纹,研究表明其主要开裂形式为韧性开裂。而目前现有的韧性开裂准则大都应用于预测冷变形的基础上,对于热变形过程中材料损伤开裂的行为研究仍缺乏普适的判据。本课题针对核电主体材料铸态SA508-3低合金钢的损伤演化行为开展研究工作,通过热模拟基础实验从宏观和微观两个方面分析损伤萌生到开裂的整个过程,基于损伤累计准则建立了考虑应变、应变速率、温度等因素的损伤演化模型,并将该模型植入有限元模拟软件中预测损伤产生,为预测和控制SA508-3低合金钢锻造裂纹提供理论依据。利用Gleeble-1500D热模拟试验机对铸态SA508-3低合金钢进行高温拉伸试验,得到不同变形条件下的应力应变曲线并借助扫描电镜和光学显微镜观察试样断口形貌及断口处晶粒形貌特征分析其微观断裂机理,结果表明热变形过程中由于材料本身第二相质点的存在和碳化物的析出,导致了损伤的产生。在此基础上,利用双曲正弦函数修正的Arrhenius关系式建立了临界损伤应变模型和断裂应变模型,描述应变的累积得到了损伤进程模型;并基于应力衰减的损伤准则引入损伤演化的概念,通过将与应变速率和变形温度有关的Zener-Hollomon参数引入损伤演化模型中,建立了考虑温度、应变及应变速率的热变形损伤演化方程,该模型考虑了损伤从萌生、长大到聚集的全部过程。利用Gleeble-1500D热模拟试验机对铸态SA508-3低合金钢进行单道次等温压缩试验,得到不同变形条件下的材料高温流变应力曲线。基于Laasraoui两段式流变应力模型,利用多元线性回归的方法建立了铸态SA508-3高温流变应力模型,结合材料正损伤演化行为方程,建立了在同等热变形条件下预测材料的损伤流变行为模型,计算出材料在热拉伸过程中的流变应力曲线。针对预防热变形过程中材料的损伤开裂行为,利用有限元模拟软件DEFORM-3D的二次开发接口,将铸态SA508-3的损伤演化模型植入高温拉伸实验的数值模拟中,通过对比模拟与实验在不同变形条件下试样的开裂位移,验证了所建方程的准确性。由于大尺寸坯料主要的热成形方式为镦粗和拔长工艺,利用有限元模拟软件DEFORM-3D植入的损伤演化模型模拟不同变形条件下的镦粗实验,确定了在实际锻造条件区间内铸态SA508-3低合金钢损伤临界形变量和开裂临界形变量,为热成形过程中开裂的预测和控制提供理论基础。