大锻件制造是综合大型钢锭冶炼、锻造与热处理一体化复杂工艺过程,锻造和热处理是大锻件制造过程中非常重要的两个环节。晶粒度不均匀和变形不均匀在很大程度上影响大锻件产品的质量,严重时直接导致产品报废。大锻件成形过程钢锭内部发生复杂的微观组织演变,产品最终的晶粒度和均匀性受变形温度、压下量和变形均匀性等多种因素控制,如果处理不恰当,都将会给后续热处理带来非常大的麻烦。因此,研究成形过程组织均匀性、锻件内部组织演变和晶粒大小分布对于获得优质大锻件具有非常重要的意义。本文以核电大型转子材料12%Cr超超临界转子用钢为对象,主要研究了奥氏体晶粒长大规律和拔长过程微观组织演变。首先,通过箱式电阻炉研究了此钢在不同保温时间和不同加热温度内奥氏体晶粒长大规律。再利用非线性回归分析方法和Arrhenius晶粒长大模型,得到了此钢奥氏体晶粒长大动力学方程。接着,运用DEFORM-3D数值模拟技术和缩比试验相结合的方法,研究了不同锻比上平砧下V型砧拔长工艺对12%Cr超超临界转子钢微观组织演变的影响,分析了锻件不同锻比不同截面特征点晶粒大小分布和变形均匀性等,对比分析了试验结果和数值模拟结果。由此得出:当锻比从1.1逐渐增大到1.3过程中,锻件的变形不均匀性随之增加,但平均晶粒尺寸有减小的趋势,锻件组织不均匀性也能得到一定改善。最后,再次运用DEFORM-3D数值模拟软件分析了12%Cr超超临界转子用钢在上下平砧(FM拔长法)、上平砧下梯型砧和上下梯型砧三种不同砧型下各自的成形过程和变形特点,与上平砧下V型砧拔长的效果进行对比。并从等效应变、等效应力、温度场和动态再结晶百分数分布等方面,详细对比分析了四种砧型拔长工艺的优劣。最终结果表明:上平砧下V型砧拔长与上平砧下梯型砧拔长效果较好。