钢铁材料由于其良好的性能和低廉的成本而成为现代生活中最主要的工程结构材料。奥氏体-铁素体相变是钢铁材料制备、加工和热处理过程中发生的一种很普遍的物理冶金现象。奥氏体-铁素体相变的热力学与动力学决定了钢铁材料制备加工过程中的组织演化,从而决定了相变后的材料组织状态。而材料的组织状态又决定了材料的各种性能。因此,研究奥氏体-铁素体相变的热力学和动力学,建立材料制备加工工艺与其组织状态的定量关系,对于设计材料成分和控制制备加工工艺以获得所要求的材料性能具有十分重要的意义。本文针对奥氏体-铁素体相变的静态再结晶模拟过程作深入研究,主要工作如下几点:首先对几种算法模型及对各自优点-缺点进行深入分析,并对它们在各应用范畴进行有针对性地探讨,为下面本文研究重点提供模型的理论依据。其次对等温及形变诱导相变方式进行介绍,并对各自模型,特别是对浓度场和能量场等方面进行研究,并对各个过程的数学与物理过程对数值解析进行说明,就模拟结果进行对比,为后面的数据获取提供理论依据。再次对奥氏体-铁素体等温相变过程进行深入研究,特别对晶粒相变过程的细节,对其中的晶粒由奥氏体转变到铁素体相的三个阶段:形核,生长及粗化探讨并提出混合生长算法,且在VC++6.0平台下,对此算法进行论证。最后,建立了三维元胞自动机3DCA模型,映射到数学与物理模型,并就3DCA模型提出最优显示算法。然后在VC++6.0和OpenGL平台下,对模型进行三维仿真模拟验证。奥氏体-铁素体相变模拟结果表明:奥氏体晶界上的碳原子扩散和奥氏体-铁素体相界面移动都较奥氏体晶内更快,且奥氏体晶界上较快的碳扩散和相界面迁移使相变过程中铁素体晶粒形貌呈椭圆体形状,而不是通常认为的等轴多面体,但对相变平均速度没有大的影响;本文建立的元胞自动机模型不仅能够定量模拟奥氏体-铁素体相变动力学,而且在所建立的元胞自动机模型中,奥氏体-铁素体相界面是稳定的,模拟结果消除了元胞网格各向异性的影响,当元胞单元尺寸小于等于1.0μm时,元胞自动机模型不会表现出网格尺寸效应。