鈮是強(qiáng)碳化物形成元素，形成碳化物的驅(qū)動(dòng)力很大，比其他元素的碳化物更穩(wěn)定，成分范圍也很小。鈮是細(xì)化晶粒的重要元素，對(duì)奧氏體細(xì)化和再結(jié)晶組織的細(xì)化作用是其在微合金化鋼中得以廣泛應(yīng)用的重要原因。鈮在高溫有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，鐵素體不銹鋼在950℃的強(qiáng)度與固溶鈮含量成正比。
由于NbC的晶格常數(shù)（0.447mm）比VN晶格常數(shù)（0.415nm）及VC的晶格常數(shù)（0.416nm左右）都要大，因而鈮的沉淀強(qiáng)化效果較大。在鍛造前加熱時(shí)，如果能夠嚴(yán)格控制一定數(shù)量的鈮不溶解，以Nb（CN）質(zhì)點(diǎn)的形式存在，可起到細(xì)化奧氏體晶粒的作用。
通過應(yīng)變誘導(dǎo)析出的鈮的碳氮化物沉淀在晶界和位錯(cuò)上，起釘軋作用，從而阻止了再結(jié)晶和位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，抑制再結(jié)晶過程的進(jìn)行。在鈮、釩、鈦元素中，鈮阻止奧氏體回復(fù)、再結(jié)晶的作用最強(qiáng)烈，鈦次之。在高溫奧氏體區(qū)，鈮以固溶原子的拖曳作用為主，固溶鈮阻止形變奧氏體再結(jié)晶的效果最顯著。在較低溫度的奧氏體區(qū)，以應(yīng)變誘導(dǎo)析出和未溶的Nb（CN）粒子對(duì)晶界的釘扎作用為主。
鈮-釩復(fù)合加入時(shí)，其強(qiáng)度比單獨(dú)加鈮的高。同時(shí)可使奧氏體晶粒進(jìn)一步細(xì)化，使冷卻后的鐵素體晶粒更細(xì)小，有利于韌性的改善。生成的復(fù)合化合物（NbV）CN比鈮和釩各自的碳氮化物更細(xì)小，而且析出溫度更寬，從而更能有效地阻止奧氏體晶粒長大的再結(jié)晶過程，最終同時(shí)提高強(qiáng)度和韌性。
