本书基于密度泛函理论结合实验方法，从析出相的表面、碳化物（氧硫化物）基体界面的角度，对钢中碳化物析出机理进行论述：讨论铁原子在碳氮化物表面上的吸附行为及不同合金元素对铁素体形核的影响；分析钢中常见碳化物（如TiC、NbC、VC等）的析出行为，并预测钢中不同合金元素对碳化物析出的影响；分析稀土氧硫化物析出相对钢材组织和力学性能的影响。本书旨在从微观角度解析碳化物氧硫化物析出的物理根源，有助于读者更为深入理解碳化物和氧硫化物的析出及其细化基体组织机理。
本书可供钢铁领域的高校师生、研究者和企业人员学习和参考。

1 绪论
1.1 概述
1.2 碳化物在钢中的作用
1.2.1 TiC在钢中的作用
1.2.2 NbC在钢中的作用
1.2.3 （Ti,Nb）（C,N）在钢中的作用
1.3 碳化物的析出控制
1.3.1 化学成分的控制
1.3.2 热机械处理工艺的控制
1.4 碳化物对铁素体形核的作用
1.4.1 碳化物对铁素体形核的机理
1.4.2 碳化物在铁素体形核中的应用
1.5 界面性质对碳化物析出的影响
1.6 第一性原理在钢铁材料和界面中的应用
1.6.1 第一性原理在钢铁材料中的应用
1.6.2 第一性原理在异质形核界面中的应用
1.7 研究意义和研究内容
1.7.1 研究目的和意义
1.7.2 研究内容
2 第一性原理计算方法和实验过程
2.1 概述
2.2 理论计算基础
2.2.1 第一性原理计算方法
2.2.2 密度泛函理论
2.2.3 CASTEP软件简介
2.3 实验研究方法
2.3.1 实验材料和设备
2.3.2 分析测试方法
3 Fe在复合碳化物表面上吸附的理论计算
3.1 概述
3.2 Fe原子吸附于NbC和TiC的（001）表面
3.2.1 建模与计算方法
3.2.2 NbC和TiC的表面和体相性质
3.2.3 吸附能
3.3 Fe原子吸附于（A1-xmx）C（A=Nb,Ti;m=Mo,V）的（001）表面
3.3.1 模型建立与计算方法
3.3.2 吸附能
3.3.3 电子性质
3.3.4 Fe吸附于3d过渡金属合金化的（A0.5Mo0.5）C表面
3.4 Fe原子吸附于A（C1-xNx）（A=Nb,Ti）的（001）表面
3.4.1 模型建立与计算方法
3.4.2 吸附能
3.4.3 电子性质
3.4.4 Fe吸附于3d过渡金属合金化的A（C0.5N0.5）表面
3.5 本章小结
4 NbC在TiN和TiC析出物上异质形核析出的理论研究
4.1 概述
4.2 NbC在TiN颗粒上异质形核的理论研究
4.2.1 建模与计算方法
4.2.2 界面稳定性
4.2.3 电子结构
4.2.4 异质形核分析
4.3 NbC在TiC颗粒上异质形核的理论研究
4.3.1 建模与计算方法
4.3.2 界面稳定性
4.3.3 电子结构
4.3.4 异质形核分析
4.4 NbC在TiN和TiC析出相上异质形核的实验验证
4.5 本章小结
5 合金元素对铁素体在NbC和TiC上形核的影响
5.1 概述
5.2 合金元素对铁素体在TiC上形核的影响
5.2.1 模型与计算方法
5.2.2 合金元素偏聚行为
5.2.3 界面黏附功和稳定性
5.2.4 电子结构
5.2.5 异质形核分析
5.3 合金元素对铁素体在NbC上形核的影响
5.3.1 模型与计算方法
5.3.2 合金元素偏聚行为
5.3.3 界面黏附功和稳定性
5.3.4 电子结构
5.3.5 异质形核分析
5.4 本章小结
6 Mo对Nb钢的微观组织及NbC析出行为的影响
6.1 概述
6.2 α-Fe/（Nb,Mo）C界面的理论计算
6.2.1 α-Fe/（Nb，Mo）C界面的第一性原理计算
6.2.2 α-Fe/（Nb，Mo）C界面能的数学模型计算
6.2.3 计算结果与分析
6.3 Mo对NbC在铁素体区析出行为的实验结果与分析
6.3.1 Mo对显微组织的影响
6.3.2 Mo对第二相析出行为的影响
6.3.3 结果与讨论
6.4 本章小结
7 稀土析出相对钢材力学性能的影响
7.1 概述
7.2 计算方法与细节
7.3 Y2O2S（001）和Fe（111）的表面能
7.4 Y202S（001）/Fe（111）界面性质
7.4.1 Fe（111）/Y2O2S（001）界面模型
7.4.2 黏附功
7.4.3 界面的电子结构与键特征
7.4.4 异质形核分析
7.5 稀土Y对高硅钢锻坯组织结构的影响
7.5.1 稀土Y对高硅钢锻坯晶粒尺寸的影响
7.5.2 稀土Y在高硅钢锻坯中的存在形式
7.6 稀土Y对高硅钢高温拉伸力学性能的影响
7.6.1 应力-应变曲线
7.6.2 延伸率和断面收缩率
7.6.3 抗拉强度
7.7 拉伸断口形貌分析
7.8 本章小结
参考文献