钢铁材料中加入Nb、V、Ti等微合金元素，使其碳氮化物在钢的热加工过程中析出，可以对基体起到沉淀强化的作用。同时，细小的碳氮化物还可抑制再结晶晶粒长大，从而起到细化晶粒的目的。通过合理的控轧控冷工艺，综合利用合金碳氮化物的沉淀强化和细晶强化作用来改善钢的组织与性能，可使钢获得良好的强韧性配合。其中，Nb元素抑制奥氏体晶界迁移、细化组织、强化基体的作用最为明显，因而在高强低合金钢研究领域得到广泛应用。稀土元素在钢中具有净化钢液、变质、提高抗氧化性和抗腐蚀性，以及微合金化等作用，得到研究者的广泛关注。稀土在微合金钢中会影响碳氮化物在奥氏体中的溶解度，从而影响其晶粒细化与析出强化效果。然而，由于实验手段的限制，导致在实际研究中，稀土与微合金元素交互作用的精确表征较为困难，稀土对微合金钢中含Nb第二相的固溶与析出行为的影响尚缺乏系统研究。　　本论文设计了系列微合金钢，通过高温固溶实验和应力松弛实验，研究了稀土La作用下NbC第二相溶解和析出规律。结果表明，稀土La可促进等温过程中NbC向基体中的溶解，从而使NbC的钉扎作用减弱，导致晶粒长大速率加快。另一方面，在应变诱导析出过程中，稀土La会使NbC析出的孕育期变长，从而延缓了NbC的析出，同时，在相同保温时间内，含La实验钢中NbC的平均尺寸略小。　　稀土对NbC析出行为的影响，可归因于其影响了C和Nb等原子的扩散，目前固溶稀土对钢中碳及合金原子扩散行为的影响还缺乏系统报道。本文首先基于LeClaire的扩散频率模型，利用第一性原理计算了合金元素在bccFe和fccFe中的空位结合能、空位形成能和跃迁能，从而得到了稀土元素La、Ce、Y和Nb元素在Fe中的扩散系数。结果表明，在铁素体区，La、Ce、Y、Nb的扩散系数从大到小排序为Nb＞Y＞La＞Ce。其中，Y的扩散系数在温度高于970K时低于Fe的自扩散系数，在低于970K的温度区间则高于后者；La的扩散系数比Y低2个数量级；在奥氏体区，扩散系数由大到小依次为Ce＞Nb＞La＞Y。其中，La和Y在高温区的扩散系数高于Fe，在较低温度则低于后者。　　为了进一步探究稀土La对Nb、C扩散系数的影响，采用经典分子动力学计算了La作用下Nb和C在fccFe中的均方位移。首先基于force-matching方法，利用第一性原理计算了Fe、Fe-Nb、Fe-C、Fe-La、Fe-Nb-La和Fe-C-La等参考构型的能量、应力和力等参数，分别构建了Fe-Nb-La和Fe-C-La嵌入原子势函数。在此基础上，建立了fccFe基的Fe-Nb、Fe-Nb-La、Fe-C和Fe-C-La稀溶液固溶体模型，利用经典分子动力学计算了Nb和C在保温过程中的均方位移，研究了La在fccFe中对Nb和C扩散系数的影响。结果表明，稀土La作用下，Nb的扩散系数降低，而C的扩散系数有所升高。　　在微合金钢中，La与C、Nb之间的相互作用会对其固溶度产生影响。本文分别建立了La与Nb与C在bccFe和fccFe中不同近距的构型，利用第一性原理计算了La与Nb、C处于不同距离时的结合能，以此讨论Nb、C在La不同近距壳层时与其的交互作用。结果表明，在bccFe中，由于La-Nb和La-C在不同近距壳层中有较大的排斥作用，使得Nb和C的溶解度有所下降而化学势上升；在fccFe中，由于La-Nb和La-C在不同近距壳层中明显的吸引作用，Nb与C的溶解度升高，而化学势有所下降。　　在上述理论与实验研究的基础上，建立了NbC应变诱导析出模型。结果表明，由于La加入后使Nb、C的固溶度增加，Nb的扩散系数降低，导致NbC析出的孕育时间延长，析出速率减缓。相对而言，含稀土La的实验钢在热变形后的位错密度较低，导致其回复和再结晶的驱动力较低，同时，也使Nb的扩散系数降低，导致激活体积减小，从而延缓了热变形后实验钢的回复与再结晶。在变形后保温初期，由于含La实验钢中NbC析出较慢，NbC对晶界的钉扎效应较小，其晶粒长大速度较快；在保温中期，由于含La实验钢中NbC粗化速率较慢，NbC钉扎效应减弱程度较小，导致该实验钢中晶粒长大速度较小。此外，稀土La也会对Nb溶质拖曳和NbC析出钉扎效应产生影响，在相同温度下，NbC析出相尺寸范围变窄，在析出相尺寸相同的情况下，Nb溶质拖曳作用的温度范围变宽。