灰铸铁在我国重工业中有着举足轻重的位置,这是由于其拥有优异的机械、铸造性能,并且灰铸铁的微观组织结构决定了其宏观的性能,特别是灰铸铁中的石墨形态对其性能起着决定性作用。但是长期以来灰铸铁的凝固是一个非常复杂的研究课题,这是由于灰铸铁铸态下的显微组织是由铁素体和珠光体组成的基体,该基体是初生奥氏体在共析温度下的固态转变的结果。这种转变掩盖了原始奥氏体结构。然而传统的金相技术并不能很好地揭示凝固过程中初生奥氏体、共晶奥氏体与石墨之间的相互作用。随着计算机科学和数值技术的飞速发展,数值模拟已成为研究凝固组织演变的重要工具。因为在建立正确的数学物理模型的情况下,计算机拥有强大的计算能力,利用其计算能力的强大可以计算晶粒在凝固过程中的演变过程。所以作为实验的补充,数值模拟很好的在这方面对实验研究进行了动态演变解释,可以较好地重现金属在凝固过程中的组织演变。使科研工作者对凝固过程产生更好的理解,从而产生更优的铸造工艺方案的设计。本文通过建立以理论基础为元胞自动机相关理论、实验平台为Visual Studio 2015 MFC平台、计算机编程语言为C++的一整套元胞自动机模拟软件对灰铸铁共晶反应阶段的相关过程进行了模拟再现。该模型规定了石墨以及奥氏体不同的生长方式,并且建立了不同元胞界面之间的转变规则以及不同元胞界面之间的扩散规律。较为准确地建立了灰铸铁共晶团组织的微观凝固演变生长模型。本文建立了灰铸铁元胞自动机共晶团生长模型,首先根据石墨的晶体结构以及实验中获取的金相组织,建立了关键的石墨元胞自动机模型菱形的界面捕获规则。确定了片状石墨的微观凝固演变生长模型,并且结合交叉显现析出模型以及奥氏体的微观凝固演变生长模型,实现石墨与奥氏体交叉显现析出生长。从而完成了共晶团中石墨与奥氏体在液相中协同生长。并通过在实际模拟中改变不同的冷却速度,观察共晶团的变化。在实验上采用阶梯型铸件进行浇铸实验,由于阶梯型铸件壁厚不同实现不同冷却速度灰铸铁的共晶组织形貌。实验上描述了不同冷却速度的石墨形貌。本文还在单个灰铸铁共晶团微观凝固演变生长模型基础上建立了多核心的共晶团微观凝固演变生长模型,分析了多核心下共晶团之间存在竞争关系,并且石墨的形貌在多核心条件下更加容易发生弯曲和分叉。以及多核心下石墨分布更加均匀,分析了多核心下石墨中B型石墨更加多的原因,共晶团中石墨和奥氏体生长行为以及凝固演变发生的变化,在分析了孕育剂中Si对石墨生成的实际作用之后,从模型的基础上解释了在孕育剂的作用下共晶团中石墨形貌发生变化的原因。构建的多核心模型合理地再现了多核心生长时的共晶团竞争生长行为以及石墨的在共晶团相互接触区域形貌的变化。