受能源、环境和效率的制约，传统的热塑性成形方式越来越不适应现代企业的发展，热机械处理的出现正是一种对传统模式的变革。计算机技术的进步为热塑性成形的发展提供了契机，要将计算机技术应用于生产必须要建立相应的计算机模型，有关这方面的研究已进行得很多，迄今为止，这些研究仍不系统、仍不完善。再结晶、流变应力和热变形后冷却过程中的组织转变在热塑性成形过程中占据着重要地位，再结晶影响着微观结构和流变应力，流变应力是塑性加工过程和加工设备参数设计的重要参数，热变形后冷却过程中的组织转变决定着最终的组织构成，而微观组织决定着产品的最终性能，可见，开展这些方面的研究有着重要的意义。现有的研究主要针对C-Mn钢和微合金钢(Nb、V、Ti)，在本研究中则以Ce、Mo系结构钢作为研究对象，借助热模拟试验和显微分析，用热力学和动力学理论对再结晶、流变应力和热变形条件下连续冷却过程中的相变规律进行了研究，并建立了相应的模型，得出的结论主要有： 再结晶形核自由能是反映再结晶难易程度的重要参量，本文在热力学和动力学的基础上导出了动态再结晶形核自由能的计算式，该式首次将再结晶形核自由能与应变量(流变应力)建立了联系，对35CrMo和40Cr钢的计算表明，变形温度越高、应变率越大，形核自由能就越大；单个晶核的形核自由能在10-14～10-9N/m2间变化。 动态再结晶方程中的Avrami指数是常量还是变量存在争议，文中将Bergstrom模型和动态再结晶一般式相结合，提出了一个新的计算动态再结晶的方法，该方法可以动态地反映热变形过程中Avrami指数的变化，发现Avrami指数并不为恒值，在某个应变量处出现突变(文中命名为突变点)，并给出了计算35CrMo钢突变点的判据。 Zener-Hollomon参数是与动态再结晶和流变应力有关的重要参数，文中依据试验结果，导出了35CrMo钢和40Cr钢的Zener-Hollomon参数的计算式，该式可应用于较广的变形温度和较宽的应变率范围。针对Medina-Hernandez模型没有考虑元素间相互作用的缺点，本文在更广泛数据的基础上经数学处理得出了新的计算变形激活能的模型，该模型涵盖了更多的元素且有更高的精度，平均相对误差和均方根分别为4.57﹪和18.59kJ/mol，优于Medina-Hernandez模型的6.7﹪和32.90kJ/mol；对35CrMo钢和40Cr钢变形激活能的预测结果表明，新模型的预测结果更接近于实测值。 通过双道次压缩试验结果，系统地研究了应变率、应变量和道次间停留时间对40CrNiMo钢的静态再结晶的影响，用2﹪补偿法计算了不同变形条件的静态再结晶分数，并得出了其动力学方程，在不同温度区间的静态再结晶激活能分别为253.5kJ/mol(≥1223K)和565.4kJ/mol(＜1223K)。 针对现有的加工硬化流变应力模型复杂且精度差的缺点，本文在Ludwik-Hollomon模型的基础上，提出了一个改进模型。新模型在模拟加工硬化状态的流变应力取得了很好的效果。该模型与其它变形参数建立了关联，不仅适用于热变形，也适用于温变形。在定义软化度概念的基础上，建立了一个模拟动态再结晶型流变应力的模型；利用该模型模拟的流变曲线与实验曲线吻合很好，其效果明显优于其它模型，同时，它还具有结构简单直观的优点。在热变形条件下，针对传统的动态再结晶晶粒尺寸公式不能反应变形过程中晶粒尺寸的变化，提出了一个能反应变化过程的改进模型。计算值和实测值之间的平均相对误差为5.1﹪，均方根为0.75μm。 本文研究了不同变形条件和不同冷却速度对连续冷却过程先共析铁素体析出温度(Ar3)的影响。鉴于计算连续冷却过程的Scheil叠加法则广受争议，本文另辟蹊径，将JMAK模型进行演化，得出一个新的计算模型。该模型在计算40CrNiMo钢的Ar3温度时获得了较为理想的结果。计算和试验结果均表明，增加应变量、应变率或降低冷却速度，都使Ar3温度增加。在计算Ar3温度的过程中分别运用了Johnson-Mehl、Dube和Yashie模型，无论是在叠加法则还是在新模型中，同实测值相比，Dube模型的计算结果最为理想。