随着科学技术的快速发展，追求焊接过程的优质、高效、低成本成为一个永恒的主题，而焊接热过程与微观组织是影响并且决定焊接质量和焊接生产效率的关键因素，也是焊接工艺的科学基础。运用数值模拟方法计算出焊接热过程与微观组织，对焊接冶金及应力应变分析、过程控制与工艺优化等都具有非常重要的意义，是使焊接工艺从“定性”走向“定量”、从“经验”走向“科学”的重要途径。　　本文在先前研究的基础上，提出了基于溶质扩散控制的枝晶生长模型及算法，首先利用有限差分法对Fe-0.4％C合金焊接热过程进行了计算：然后运用枝晶生长模型对凝固过程中单个等轴晶、具有择优生长方向的多个等轴晶、柱状晶以及柱状晶一等轴晶的转变过程中技晶生长形貌和溶质浓度分布进行了模拟研究，该模型充分考虑了热过冷、曲率过冷和成分过冷等主要影响枝晶生长的因素；最后宏观与微观模型相耦合，模拟出焊接熔池凝固过程该合金枝品生长演变规律；与此同时，考察了温度梯度、凝固速率、扰动振幅、边界散热速率和形核基底数对枝晶生长的影响。结果表明：开始凝固时等温线以半椭圆形分布，从熔池中心至边缘温度依次降低，随凝固时间增加，熔池内温度整体有所下降，等温线形成半封闭的半同心圆。在凝固过程中，枝晶生长的演变过程为熔池边缘先形核，形成稳定的边界层，随后柱状晶快速向过冷熔体中生长，呈齐头并进趋势；凝固中后期出现沿择优方向生长的大小和形状不一多个等轴晶，二三次枝晶间竞争生长激烈，最终熔池内的晶核总数目逐渐达到饱和的状态；各自扩散所形成的溶质场互相叠加互相影响，阻碍附近枝晶的生长，溶质富集现象严重。随着温度梯度的增大，一次枝晶臂间距变小；更快的冷却速率可以获得更大的生长速率，枝晶生长的越充分，显微偏析越严重，演变过程所需要时间越减小；施加扰动之后，得到具有二次和三次分枝的枝晶生长形貌，且扰动振幅越大，枝晶生长的分枝形貌越复杂。