本文针对316L奥氏体不锈钢核电主管道复杂大锻件两个台阶处结构复杂,变形量大,加工困难,晶粒粗大,性能较差的问题,通过建立316L不锈钢热加工过程数学模型和锻造过程物理模型,利用DEFORM-3D有限元软件对其不同工艺的锻造过程进行了数值模拟,根据模拟结果详细分析了锻造工艺参数对锻造过程温度场、应力场和组织场的影响,实现了晶粒尺寸的预报和锻造工艺的优化。温度场模拟结果显示工件高应变区处的温度比第二台阶处的温度高;压下速率一定时,两台阶处终锻温度均随始锻温度升高而升高;始锻温度一定时,两台阶处终锻温度随压下速率增加而升高。应力场模拟结果显示工件高应变区处所受的等效应力低于第二台阶;压下速率一定时,两台阶所受等效应力均随始锻温度的升高而降低;始锻温度一定时,两台阶所受的等效应力随压下速率的增加而减小。组织场模拟结果显示,压下速率一定时,两台阶处的晶粒尺寸随始锻温度的升高而增加;当始锻温度低于1000℃时,两台阶处的晶粒得到明显的细化,在不同的压下速率下晶粒尺寸相差不大。在始锻温度为1000℃,压下速率为50mm/s,且模具与工件润滑较好的条件下锻造时,工件两台阶处的晶粒尺寸能显著细化,达到40~50μm,大大提高其性能,此时的工艺条件即为最优工艺。