采用相场法模拟研究金属凝固过程中微观组织结构的演化是目前材料研究领域的热点之一。Fe-C二元合金是应用最广泛的工程结构材料之一，广泛应用于航空航天、轨道交通、石油化工等领域。本文基于多相场模型，对Fe-C二元合金的多次相变过程进行了数值计算。　　利用二元合金多晶粒竞争生长的相场模型，对Fe-C二元合金结晶过程中多晶粒竞争生长进行模拟，研究边界热流和高温氧化物、杂质等横向约束对枝晶微观组织形貌的影响。结果表明：横向约束的存在严重影响Fe-C二元合金凝固过程中枝晶微观组织结构的演化，改变了横向约束上方枝晶的组织结构与平均枝晶间距、影响枝晶的凝固速率、溶质扩散及溶质截留效应，对材料最终的性能会产生较大影响。不同尺寸的横向约束对枝晶具有不同的影响规律，相同尺寸的横向约束对具有不同初始枝晶间距的枝晶也有不同的影响规律。这可以作为一种材料制备方法，制备具有特定微观结构的枝晶，以提高材料的性能。边界热流对凝固过程中枝晶的生长形貌和溶质扩散产生的影响表现为大的边界热流对枝晶生长的抑制作用强，界面处的溶质偏析严重；大的边界抽热可促进枝晶的生长和二次枝晶的发育。　　基于二元合金共析转变相场模型，模拟研究界面能和扩散系数对层片状珠光体组织形貌的影响规律。结果表明：当界面自由能增大时，珠光体层片生长模式由规则对称向低对称、小幅度震荡的层片生长模式变化，珠光体组织生长速率会随之减小，渗碳体相的层片宽度增大，铁素体相界面前沿形貌由水平向凸起变化。当扩散系数不断增大时，珠光体的生长速率也随之增大，但珠光体界面前沿形貌无明显变化。此外，通过设置不同的横向约束，模拟研究共析转变时复杂环境对珠光体组织的影响。结果表明：横向约束对共析转变过程中共析组织的生长形貌、溶质扩散和界面的推进均有重要影响。共析组织生长在没有接触到横向约束时自由生长，接触到横向约束时横向约束下方的共析组织受到限制停止生长，穿过横向约束间隙向上生长的共析组织在穿过横向约束间隙以后发散生长，层间距变大。相同尺寸下不同形状的横向约束对穿过横向约束间隙向上生长的共析组织的生长形貌和溶质分布的影响作用是一样的，横向约束下方共析组织的上表面形状由横向约束下表面形状决定。计算区域中间的球形约束随着直径的不断增大，对靠近球形约束的共析组织产生的影响越大。　　基于现有液-固相变、共析转变的多相场模型，重新表征包含顺序函数的相场控制方程，基于晶界自由能函数建立共析转变形核模型，耦合溶质场建立可以描述合金凝固和共析转变连续多次相变的多相场模型，以Fe-C合金为例，在中尺度下模拟二元合金的凝固和共析转变多次连续相变的演化过程。研究合金连续相变微观组织结构的演化机制，为定量描述金属材料连续相变过程中微观组织演化的模拟建立一定的基础。