本论文尝试用LFG热力学模型并结合磁学分子场理论模拟计算了强磁场下Fe-C二元相图(固态)及其主要相区的面积；系统研究了强磁场下高纯Fe-0.76%C和Fe-1.1%C合金显微组织形貌的形成和演变机理。相图的模拟计算结果表明：Ae1线、GP线、Ae3线向高温方向移动；Aecm线基本保持不变；共析点向高碳和高温方向移动,其变化幅度随磁场强度的增加而增加。强磁场对Fe-C二元相图中主要相区面积影响表现为：随磁场强度的增加α单相区面积和α+γ两相区面积增加,γ+Fe3C两相区面积减小。在固态相变经典形核理论基础上,引入由磁场引起的奥氏体与先共析铁素体之间的磁自由能差解释了强磁场使Fe-0.76%C合金显微组织中先共析铁素体晶粒数明显增加,且随磁场强度的增加先共析铁素体晶粒数不断增加的实验现象。并且阐明了强磁场通过增大该磁自由能差而显著降低先共析铁素体临界形核尺寸和晶核形成功及增加形核率导致先共析铁素体晶粒数增多的机理。在Fe-0.76%C合金的奥氏体转变过程中,由于外加强磁场的作用造成先共析铁素体晶核与奥氏体原子成为磁偶极子,由于它们之间的相互作用使先共析铁素体晶粒沿磁场方向长大,从而导致先共析铁素体晶粒的伸长方向与磁场方向之间夹角的平均值变小,而且随磁场强度的增加,先共析铁素体的伸长方向与磁场方向之间夹角的平均值逐渐减小。不同的样品摆放方式对Fe-0.76%C合金先共析铁素体晶粒沿磁场方向长大趋势影响明显。由于退磁场的作用造成的面法线方向与磁场方向平行的样品的有效磁场强度比面法线方向与磁场方向垂直的样品的有效磁场强度小,从而导致面法线方向与磁场方向垂直的Fe-0.76%C合金的先共析铁素体晶粒的伸长方向与磁场方向之间夹角更小,先共析铁素体晶粒沿磁场方向长大趋势更明显。随磁场强度的增加Fe-C合金的共析点向高温方向移动幅度越大,所以奥氏体向珠光体开始转变的共析温度也不断增加,由此导致Fe-0.76%C合金显微组织中珠光体平均片间距呈不断增加的趋势。强磁场通过增加共析温度而显著增加Fe-0.76%C合金显微组织中先共析铁素体面积百分含量及共析点所对应的含碳量,且随磁场强度的增加先共析铁素体面积百分含量及共析点所对应的含碳量增加幅度越大。同时通过减少珠光体面积百分含量和增加先共析铁素体含量及增加珠光体片间距而降低样品宏观硬度。强磁场对Fe-1.1%C合金显微组织中“反常”组织影响十分明显。强磁场通过降低铁素体转变所需自由能使样品的显微组织中的“反常”组织面积百分含量明显增多。由于随着磁场强度的增加Ael线向高温方向移动,导致随着磁场强度的增加“反常”组织转变被迫提前终止而进入珠光体的转变的温度区域进行珠光体转变,由此造成随着磁场强度的增加Fe-1.1%C合金中“反常”组织面积百分含量增加之后逐渐减少的实验现象。由于面法线方向与磁场方向平行的Fe-1.1%C合金样品的有效磁场强度比面法线方向与磁场方向垂直的样品的有效磁场强度小,而且此时的磁场强度(大于4T)已经大到足以停止“反常”组织的转变而进入珠光体的转变的温度区域,从而导致面法线方向与磁场方向平行的样品中的“反常”组织面积百分含量比面法线方向与磁场方向垂直的样品中的“反常”组织面积百分含量多。