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本文建立了碳钢二维等温奥氏体-铁素体相变的元胞自动机(2DCA)模型;应用所建立的等温相变模型,对含碳量分别为:0.1、0.15、0.2、0.25的四种钢在不同等温温度下奥氏体-铁素体相变进行了模拟,并对奥氏体-铁素体相变的形核、长大及粗化三个阶段进行讨论,提出铁素体生长的混合生长算法;最后,建立了三维等温奥氏体-铁素体相变的元胞自动机(3DCA)模型。模拟结果显示:铁素体优先在奥氏体晶界形核,少量铁素体在奥氏体内部形核;随着保温时间的延长,铁素体优先在奥氏体晶界生长;相变温度一定时,等温奥氏体-铁素体相变过程,最终铁素体体积分数取决于相变初期铁素体的生长速度;生长速度大,铁素体最终体积分数大,而铁素体相的长大速度与奥氏体-铁素体相界处奥氏体相一侧碳原子浓度有关,碳原子浓度越大,铁素体相的长大速度越小;15SiMn钢奥氏体相的平衡碳浓度比25SiMn钢奥氏体相的低,15SiMn钢铁素体初始生长速度比25SiMn钢快,因而,最终铁素体体积分数较大。混合生长算法的提出简化了模型,加快了计算的速度;3DCA模拟结果再现了相变过程中的组织演化过程,三维模型对于晶体相变过程中奥氏体初始状态的不规则性,晶粒形核的随机特性,铁素体长大和粗化等各方面都作了充分地展现,进一步印证了本文的3DCA模型的正确性、可行性。