核聚变反应环形磁约束离子体用耐热钢，其服役环境为高温和强磁场；合金碳化物的析出与演变直接影响核电、火电用耐热钢的高温蠕变性能。因此，研究强磁场下耐热钢中合金碳化物的析出行为具有重要的科学价值与工程意义。本文系统研究了12T强磁场下Fe-C-Mo，2.25Cr-Mo两种低合金钢中合金碳化物析出的特征及规律。两种钢分别在真空强磁场热处理炉中进行不同温度不同时间的等温、回火处理，利用光学显微镜、透射电子显微镜等分析仪器对碳化物析出类型、大小、分布等进行实验观察和分析。理论方面，通过第一性原理计算各种碳化物的磁性参数，利用魏氏（Weiss）分子理论研究强磁场对不同回火温度下碳化物磁性的影响规律。主要研究结果概括如下：（1）对Fe-C-Mo合金“港湾温度”（Tb）以下进行奥氏体-铁素体等温转变、对从退化铁素体（贝氏体）中析出的合金碳化物进行观察和分析，发现强磁场促进了M6C碳化物的析出。利用金萃取法对M₆C碳化物置换型溶质原子的浓度进行研究，发现强磁场明显提高M₆C碳化物Fe溶质原子的浓度。运用Wien2k软件计算碳化物中各原子的磁矩，解释了强磁场对碳化物析出以及碳化物中Fe和Mo原子磁自由能的变化规律，计算结果与实验结果符合较好。（2）强磁场对Fe-C-Mo合金中从退化铁素体中析出的Fe3Mo3C型碳化物的形貌无明显影响。通过能量最低原理计算强磁场对碳化物析出形貌的影响，计算结果表明M6C的长宽比取值约为1:1，说明了实验中观察到Fe₃Mo3C型析出物为球形的原因。（3）强磁场促进了Fe-C-Mo合金中马氏体低温回火过渡性碳化物χ-Fe₅C₂（单斜晶系）的析出。计算发现χ-Fe₅C₂具有较高的磁化强度，对应于较高的磁自由能改变量。低温回火时合金的硬度将几乎不受影响，这是由于碳化物析出导致的硬度增加被基体中因碳原子损失而导致的硬度减小所补偿。（4）Fe-C-Mo合金马氏体中温530°C回火时，强磁场明显促进M₆C（立方晶系）碳化物的析出。强磁场条件下，M₆C磁自由能的改变量最大，导致M₆C提前析出。（5）Fe-C-Mo马氏体中温530°C中，金萃取碳化物能谱结果显示：强磁场对M₂C，M₃C碳化物中Fe、Mo置换型溶质原子浓度的影响很小，但是磁场明显促进了回火碳化物M₆C中Fe元素含量的增加，降低了Mo元素的含量。第一性原理计算M₂C、M₃C及M₆C碳化物中Fe原子在不同Wyckoff位置的磁矩，推导出强磁场对Fe、Mo元素磁自由能的改变量，半定量地说明磁场对碳化物M₂C、M₃C与M₆C中置换型溶质原子的影响规律。（6）2.25Cr-Mo合金在强磁场马氏体低、中温回火时，强磁场分别促进了M7C₃、M₂₃C₆碳化物的析出，但是高温时磁场对合金碳化物的析出几乎没有影响。金萃取碳化物能谱结果显示，磁场促使M₇C₃和M₂₃C₆中Fe原子含量增加。通过魏氏分子理论研究强磁场M₇C₃和M₂₃C₆的磁化强度随着温度的变化规律，由Fe-Cr合金中Slater-Pauling曲线，得到碳化物磁化强度随着Fe元素含量的增加而增大的变化规律，计算出碳化物M₇C₃和M₂₃C₆的磁自由能的改变量，从而揭示了上述三个阶段碳化物的析出规律。因此，采用磁场热处理工艺可以促进某些特定合金碳化物提前析出，为耐热钢的设计与提高服役性能提供了一种新的思路。（7）在Fe-C-Mo和2.25Cr-Mo合金中，高温强磁场热处理时，强磁场对各种碳化物的形貌、形核位置、析出数量、析出顺序、溶质原子浓度等未见明显影响。这是因为高温时合金碳化物表现为顺磁性，强磁场对合金碳化物的影响很小。（8）在磁自由能的理论计算中，考虑了外加强磁场时碳化物内形成的退磁场的影响，计算了碳化物内部磁感应强度，为深入分析强磁场对碳化物的析出机理提供了理论支持。