在金属热锻工艺中,晶粒长大和再结晶过程是决定其最终成形性能的重要过程。近年来,如何利用计算材料科学来预测热锻过程应变、应变速率、变形温度对微观组织演变的影响,探究材料动态再结晶行为,成为研究的热点之一,建立能准确描述再结晶微观组织演变过程的模拟模型,是本领域的难点。本文以元胞自动机(Cellular Automata)方法作为组织模拟的手段,重点研究了Cr12MoV钢在热锻过程中的动态再结晶行为,并对其微观组织演变结果进行了预测,最后与实验结果进行了对比验证。首先,利用Gleeble-3500热模拟实验机对Cr12MoV钢进行了不同变形条件下的等温压缩试验。根据实验结果,建立了材料流变应力数学模型。同时对材料流变应力曲线特征点做数学分析,得到用于建立动态再结晶CA模型的材料参数。然后,根据晶界迁移热力学机制、晶界稳定条件和晶粒长大动力学理论,建立起用于模拟晶粒正常长大的CA模型。利用该模型分析了温度对晶粒正常长大的影响,对晶粒正常长大模拟结果进行了拓扑学统计和动力学验证。在此基础上,进一步引入材料动态再结晶形核和长大机制、位错密度变化理论,建立起Cr12MoV钢动态再结晶CA模型,探究了应变、应变速率、变形温度对再结晶微观组织演变的影响,并分析其再结晶动力学特征。最后,将模拟结果与Cr12MoV钢热压缩实验后所制的晶相图片进行拓扑学验证。分析了热压缩实验获得的流变应力曲线和CA模型计算的流变应力曲线之间的差别,结果表明所建晶粒正常长大CA模型能够正确反映晶粒正常长大特点,模拟得到的生长指数与晶粒正常长大理论相一致。Cr12MoV钢动态再结晶CA模型能够较为准确和直观地描述动态再结晶过程中微观组织演变特征,通过与实验结果对比,模拟得到晶粒尺寸误差在10.2%以内,且根据元胞空间平均位错密度计算得到的流变应力曲线与热压缩实验得到的流变应力曲线吻合良好。所建CA模型能够正确反映该Cr12MoV钢在热锻过程中动态再结晶动力学特征,预测其在不同应变条件下动态再结晶微观组织形貌,为工业生产工艺设定给出参考。