振动激发金属液形核是一种通过振动激冷晶核发生器而促进等轴晶生长的凝固组织控制技术,已被证实对铁素体不锈钢凝固组织优化可起到良好作用。但铁素体不锈钢的结晶温度高,同时晶核发生器表面因激冷作用而快速形成凝固壳,导致无法对其凝固过程进行实时观测,枝晶形核和生长及在振动条件下如何破碎、游离的机理都尚不明确。本文基于元胞自动机（CA）法,采取Random Zigzag邻域捕获规则和双线性插值法求解界面曲率,构建了连接温度场与枝晶生长的低网格各向异性耦合模型。模拟了Cr17不锈钢不同取向柱状晶、等轴晶自由生长以及柱状晶向等轴晶的转变过程（CET）。同时,通过建立枝晶破碎和凝固壳断裂的力学模型,分析了振动激冷条件下枝晶的生长和游离行为。研究发现,振动加剧了熔体的搅拌作用,强烈的对流增强了熔体热传导与热交换,使熔体中温度梯度分布更加均匀,增加了柱状晶前沿的过冷度,为等轴晶的形核创造了条件。同时,振动条件引入的外力和对流作用促进了细小的初生枝晶臂的折断和游离。对于单个枝晶,当振动频率大于500 Hz、振幅大于0.2 mm时,枝晶破碎成为细小碎片并被运输到远离晶核发生器的熔体中,成为熔体内部新的形核核心;对于多个枝晶,随着振动条件的增强,破碎枝晶的数量随之增加。一部分枝晶碎片因熔体内部温度过高而被重熔,另一部分则将作为新的形核核心。振动频率对于枝晶破碎的作用要强于振动幅度,但是当晶核发生器表面形成封闭的凝固壳之后,振动条件对枝晶破碎的作用逐渐减弱甚至消失。凝固壳最先出现在靠近晶核发生器振动方向的表层,由振动方向到垂直振动方向蔓延生长,最终形成封闭的凝固壳。在凝固壳完全形成之前,随振动条件的增强,晶核发生器表层的枝晶将被破碎成为晶粒碎片,为熔体内部区域不断提供异质形核质点,增加了熔体中形核的可能性。随着振动强度的增加,对熔体的搅拌作用增强,使熔体中大部分区域达到临界形核过冷度,进而促进中心区域的等轴晶形核与长大。同时,振动频率越大,凝固速率越小,垂直振动方向的晶核发生器表面越难凝固,完成结壳时间越长。通过数值模拟,可以明确振动激发金属液形核技术条件下的枝晶生长演变行为,为Cr17铁素体不锈钢凝固组织控制提供理论指导。