传统的实物焊接试验研究手段难以深入认识和优化焊接，而且研究成本昂贵、费时费力，随着计算机技术与凝固理论不断的发展，用计算机数值模拟方法代替传统的实验研究方法是材料制备设计的发展趋势。 本文采用了宏微观耦合的方法来进行焊缝微观组织计算机数值模拟。宏观温度场的计算采用了有限差分法(FDM)，微观组织采用了元胞自动机法(CA)，通过温度插值法与凝固潜热的计算使得宏微观得到耦合，并把浓度场的计算和微观生长计算直接相关联，建立了一套比较完整的宏微观统一模拟模型。在微观计算中，形核模型采用了基于高斯分布的连续形核模型，在计算中考虑了模型边界与内部不同的形核参数，生长模型采用了KGT模型。微观组织还考虑了溶质扩散机理，并忽略了对流等因素的影响，同时还考虑了枝晶尖端生长动力学、溶质再分配、曲率过冷与形核的随机分布。在模型边界与内部不同有新的晶核形成时，赋予晶核一个随机的生长方向。对于宏观与微观采用了两套不同的网格和时间步长，有效地减少了运算量。通过模拟不同的参数(形核参数、焊接初始温度、冷却强度)下枝晶的生长情况，分析各参数对微观组织生长的影响。 在以上研究的基础上，利用Visual C++6.0开发了焊缝微观组织模拟软件，通过人机对话用户界面输入模型参数与各焊接参数，可以改变焊接焊缝形状与焊接条件，实现对不同焊接工艺下焊接焊缝的微观组织的数值模拟。通过计算机模拟，可以直观地展现柱状晶、等轴晶的形成以及柱状晶向等轴晶的转变，并可再现不同参数下得到的微观组织面貌，进而为预测防止各种凝固缺陷，提高产品质量提供有价值的参考。