在具有良好强度和耐磨性的钢种中（如模具钢、工具钢和轴承钢）,Fe、Cr、C是钢中的主要组成元素。而这些优异的机械性能主要来源于M7C3碳化物以及富含Cr和Fe的韧性基体。M7C3相的析出会对Fe-Cr-C合金中M7C3碳化物的组织和分布产生影响。因此,通过研究Fe-Cr-C合金中M7C3碳化物的组织演变,深入了解M7C3相的生长机制,可为Fe-Cr-C合金的工业设计提供重要的指导意义。虽然已有大量针对Fe-Cr-C合金中碳化物的研究,但大都是从实验角度出发,而由于实验研究具有复杂性、高成本的特点,计算机模拟成为有效的补充或替代的一种研究手段。本文结合相图计算（CALculation of PHAse Diagram,CALPHAD）和热力学数据库,建立了描述M7C3碳化物从FCC奥氏体基体中析出、长大、粗化的介观尺度相场模型,同时设计合金时效以及高温激光共聚焦（Confocal Laser Scanning Microscope,CLSM）实验,从理论与实验相结合的角度,系统研究了M7C3碳化物的析出相形成、形貌演变、元素分布,其中包括不考虑弹性能作用下M7C3共晶碳化物的形核、长大、粗化过程中的形貌演变以及元素分布;考虑弹性能后M7C3碳化物的形貌改变及元素分布;M7C3碳化物在1273 K等温时效时碳化物的生长;CLSM实验中合金熔化、凝固过程中各相转变、碳化物生长的原位观察。具体结论如下:（1）M7C3碳化物的析出、长大和粗化主要通过以下形式进行:首先,单一的析出相核心从基体中析出;其次,单个析出相核心继续生长,可能形成块状碳化物,或单个棒状碳化物;此外,多个析出相核心相互接触,单个棒状碳化物会形成细长的棒状碳化物;最后,细长的棒状碳化物继续接触生长,形成典型的层状共晶组织。（2）析出的M7C3碳化物为壳层结构。外层为富碳区,内层为富铬区。（3）由于M7C3和FCC基体的晶格错配导致了弹性场的存在,M7C3碳化物析出相的形状为有凹界面的方形,且[11?]方向的生长速度要大于[11]方向。弹性能的引入,会导致碳化物的最终形貌是典型的层状共晶碳化物。（4）CLSM研究表明:在1600 K左右,枝晶间的碳化物开始熔化。在1800 K左右时,合金表面已全部熔化。随后温度降低,奥氏体枝晶首先凝固。温度继续降低,达到共晶成分,碳化物在奥氏体二次枝晶间开始形核、长大。最终的凝固组织均为大量分布的奥氏体枝晶以及在二次枝晶间形成的M7C3碳化物。