在材料研究和工业应用中，长期以来基础学科的理论知识和经典理论难以定量指导铸造成形过程，铸造工程的工艺设计只能建立在“经验”基础上。计算机模拟材料模型的建立大大节省了解决问题的时间和缩短了生产周期，同时也节约了开支，使材料的研究和应用跳出了传统反复实验的方法而发展为基于原理的方法。本文主要是对铸件凝固过程中二维宏观温度场的变化过程和微观组织的生长过程进行模拟，对宏观温度场的模拟主要是利用傅立叶传热的基本方程，采用有限差分的方法对傅立叶基本传热方程进行离散，考虑了三类主要边界条件，对宏观温度场进行网格划分，对均匀分布温度场和非均匀分布温度场进行模拟，得到了温度的动态变化过程；同时，对微观生长过程的模拟采用CA(Cellular Automata)模型与宏观传热计算相结合，模拟铸件凝固过程中微观组织的形成过程。在模拟晶粒生长过程中考虑了形核过程的随机性与晶粒生长的确定性。采用连续形核模型来描述液相中的自发形核。基于简化的晶粒形状，建立了模拟晶粒生长形貌的二维数学物理模型。采用CA模型来实现过冷液相中晶粒的生长过程及其对周围节点的捕获过程。对宏观温度场进行更为详细的网格划分，采用差值计算的方法得到微观模拟的温度场分布，对凝固过程的结晶潜热返回到宏观温度场，从而建立宏观温度场和微观生长过程之间的联系，对金属铸件的凝固过程进行完整的模拟。并根据上述思想，开发出了金属铸件凝固过程的二维模拟程序。