稳恒强磁场作为一种清洁、无接触的物理场,已被广泛应用于物理、化学、生物、冶金和材料等科学领域的研究,由此产生了大量新的实验现象并衍生出新的交叉研究领域和研究方向,强磁场材料学则是其中之一。将强磁场这一极端条件应用于材料的制备与处理过程之中产生了许多新的实验现象,其中随着强磁场热处理设备的不断完善,将强磁场应用于高温扩散型固态相变的研究逐渐受到材料研究者的关注,尤其以探讨强磁场对Fe-C及Fe-C-X合金的扩散型高温分解相变组织形貌及转变数量的影响的实验研究和理论解释成为研究热点之一。在上述背景下,本论文首先通过热力学计算模拟了强磁场下的Fe-C合金固态区相图；然后选用高纯Fe-0.12%C合金和Fe-0.0272%C合金为实验材料,利用12T超导稳恒强磁场热处理装置进行不同工艺条件的非磁场和强磁场热处理对比实验,借助于金相分析等研究手段对样品室温显微组织形貌及数量进行分析,系统地研究强磁场下高纯Fe-C合金微观组织的形成和演变机理。取得以下主要成果：将强磁场引起的退磁场引入到KRC热力学模型和磁学分子场理论之中计算了强磁场下铁碳合金的固态相变区域的相变点和相变线,并以此构建Fe-C二元合金固态相变区域的相图。结果表明：利用KRC热力学模型和磁学分子场理论并引入退磁场计算得到的强磁场下铁碳合金的固态相变区域的相变点和相变线更加接近实验结果,而且借助于该模型还可以计算强磁场下不同摆放方式的片状铁碳合金样品的固态相变区域的相图。强磁场下Fe-0.12%C合金中产生的退磁场和先共析铁素体晶核被磁场磁化成磁偶极子后的共同作用导致其显微组织中珠光体团长轴方向沿磁场方向平行和伸长。由于随着磁场强度增强外磁场对磁偶极子(先共析铁素体晶粒)作用和磁偶极子间的相互作用不断增强,从而导致珠光体团的长轴方向沿磁场方向平行且伸长的程度随磁场强度升高而逐渐增强。因为强磁场下冷却速度大的Fe-0.12%C合金的先共析铁素体晶核的形核率较高造成其先共析铁素体晶核之间的距离较小,从而使铁素体晶粒沿磁场方向伸长且呈链状排列的程度减弱,最终导致珠光体团的长轴方向与磁场方向平行且伸长的程度减弱,所以随样品冷却速度增大12T强磁场作用下Fe-0.12%C合金中珠光体团的长轴方向沿磁场方向平行且伸长的程度减弱。随着强磁场下Fe-0.12%C合金奥氏体化温度升高或奥氏体化保温时间增长,样品中奥氏体晶粒增大,由此造成在其三叉晶界处形成的先共析铁素体晶核之间的距离较大,从而促使铁素体晶粒沿磁场方向伸长且呈链状排列的程度增强,导致珠光体团的长轴方向沿磁场方向平行且伸长的程度增强。由于板状样品在强磁场中的放置状态不同而使Fe-0.12%C合金产生的退磁场的大小有所差异,由此导致磁场强度和热处理工艺条件相同的情况下,与板平面垂直于磁场方向放置的样品相比,板平面平行于磁场方向放置的样品中的珠光体的面积百分含量低,而且珠光体团的长轴方向沿磁场方向平行且伸长的程度也低。随着磁场强度的增加,Fe-0.0272%C合金中珠光体组织的面积分数逐渐减少,当磁场强度增强到8T时,板平面平行于磁场方向放置的样品中的珠光体完全消失,当磁场强度增强到12T时,板平面平行和垂直于磁场方向放置的样品中的珠光体完全消失。这一结果从实验角度证实了铁碳合金的铁素体碳含量饱和点向高含碳量方向移动。由于顺磁性的渗碳体组织在铁磁性的铁素体基体中形成磁空洞导致的退磁场效应和随磁场强度增强铁碳合金的共析温度升高两种因素的共同作用,最终导致Fe-0.0272%C合金中渗碳体组织的长轴方向平行于磁场方向的程度随磁场强度增高而增强。因为强磁场下的Fe-0.0272%C合金的过冷度随着冷却速度增加而增大而限制了碳原子的扩散,从而导致强磁场下Fe-0.0272%C合金显微组织中渗碳体组织的长轴方向平行于磁场方向的趋势随冷却速度增大而减弱。由于板状样品在强磁场中的放置状态不同而使其产生的退磁场的大小有所差异,从而导致磁场强度和热处理工艺条件相同的情况下,与板平面垂直于磁场方向放置的样品相比,板平面平行于磁场方向放置的Fe-0.0272%C合金中的珠光体的面积分数低,并且渗碳体组织的长轴方向平行于磁场方向的程度弱。