铌微合金钢有高的强度、好的韧塑性，广泛应用于管线钢等许多领域。铌的细晶强化作用效果显著，细晶强化所占屈服强度的比例大约为50%左右，而且细化晶粒不仅可以提高钢的强度，也可以很好改善韧性。所以本文希望从原子层面研究铌对钢性能的影响，为生产实际提供一定的理论指导。为了在原子层面上研究钢中铌元素对奥氏体相变的影响作用，采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法进行了两方面的研究。（1）计算铌、碳在γ-铁中的间隙固溶和置换固溶的总能和结合能，铌、碳在α铁中的间隙固溶和置换固溶的总能和结合能，铌、碳在含有空位铁素体中的总能和结合能。依据总能和结合能的大小确定铌、碳的固溶形式。计算结果表明，在γ-铁中，铌原子只能以置换固溶形式存在，碳原子以间隙固溶或者置换固溶形式存在，碳原子更倾向于以间隙固溶形式存在；而在α铁中，铌原子和碳原子均不能够固溶。计算γ-铁和α-铁的力学常数，碳间隙固溶γ-铁和铌、碳共固溶γ-铁两种构型的力学常数，含有空位铁素体和铌、碳在空位铁素体三种结构的力学常数。计算结果表明，γ-铁的力学常数大于α-铁的力学常数，碳间隙固溶γ-铁和铌、碳共固溶γ-铁两种构型的力学常数大于γ-铁的力学常数，α-铁的力学常数大于含有空位铁素体的力学常数，铌、碳在空位铁素体的力学常数大于含有空位铁素体的力学常数。（2）计算纯铁的三种同素异构体的总能和结合能，考察铁原子如何运动和晶格如何变化的，致使发生同素异构转变。计算γ-铁转变为α-铁的相变激活能。计算结果显示，α-铁是最稳定的结构，也就是常温纯铁的结构。计算碳原子在γ-铁中迁移扩散激活能，碳原子在铌原子固溶γ-铁中迁移扩散激活能。计算结果显示，在奥氏体中，以置换固溶形式存在的铌原子可以导致碳原子的迁移激活能提高并且系统能量出现较大波动。正是铌的这个效应使得奥氏体向铁素体的转变温度降低，并推迟了奥氏体向铁素体的转变，这样使得铁素体晶粒细化，促使钢的强度提高，韧性也得到很好改善，材料的整体的机械性能得到提高。