高品质合金工具钢广泛用于工程机械、五金制品、汽车制造、航空航天、大型特种设备和专用器具等制造行业。其典型应用领域如金刚石圆锯片，是天然岩石切边和切片工艺使用的主要刀具之一。国际上只有德国、日本、韩国等少数企业能够制造，国产的同类钢种生产的金刚石锯片用钢使用质量与市场要求相距甚远。针对国内某钢厂为实现高品质合金工具钢SKS51的产业化、规模化生产，本文利用热模拟技术对SKS51轧制过程的热变形行为、动静态再结晶行为及相变规律进行了实验研究。研究主要内容及成果如下：（1）通过单道次压缩变形实验，得到不同变形工艺条件下热变形过程中的真应力-真应变曲线，并建立了流动应力模型。运用JMA方程计算了动态再结晶体积分数，并建立了动态再结晶体积分数计算模型。利用金相显微镜及扫描电镜技术分析了经过不同变形工艺条件后的组织形貌，并对变形诱导珠光体相变进行了初步探讨。（2）通过双道次压缩变形实验，运用应力补偿法确定了双道次压缩实验中在不同变形工艺条件下不同停留时间的静态再结晶体积分数，并建立了静态再结晶动力学方程。（3）测定出动态CCT曲线，确定了热变形后不同的冷却速度下的相变转变温度以及其对显微组织的影响。并对不同终轧温度对相变点和硬度的影响进行了分析。通过本文研究，将为现场控轧控冷工艺参数的设定、轧制工艺优化以及尽快形成高品质合金工具钢的成套制造技术，实现产业化、规模化生产提供理论基础保障。