铌是强碳化物形成元素，形成碳化物的驱动力很大，比其他元素的碳化物更稳定，成分范围也很小。铌是细化晶粒的重要元素，对奥氏体细化和再结晶组织的细化作用是其在微合金化钢中得以广泛应用的重要原因。铌在高温有很强的固溶强化作用，铁素体不锈钢在950℃的强度与固溶铌含量成正比。
由于NbC的晶格常数（0.447mm）比VN晶格常数（0.415nm）及VC的晶格常数（0.416nm左右）都要大，因而铌的沉淀强化效果较大。在锻造前加热时，如果能够严格控制一定数量的铌不溶解，以Nb（CN）质点的形式存在，可起到细化奥氏体晶粒的作用。
通过应变诱导析出的铌的碳氮化物沉淀在晶界和位错上，起钉轧作用，从而阻止了再结晶和位错的运动，抑制再结晶过程的进行。在铌、钒、钛元素中，铌阻止奥氏体回复、再结晶的作用最强烈，钛次之。在高温奥氏体区，铌以固溶原子的拖曳作用为主，固溶铌阻止形变奥氏体再结晶的效果最显著。在较低温度的奥氏体区，以应变诱导析出和未溶的Nb（CN）粒子对晶界的钉扎作用为主。
铌-钒复合加入时，其强度比单独加铌的高。同时可使奥氏体晶粒进一步细化，使冷却后的铁素体晶粒更细小，有利于韧性的改善。生成的复合化合物（NbV）CN比铌和钒各自的碳氮化物更细小，而且析出温度更宽，从而更能有效地阻止奥氏体晶粒长大的再结晶过程，最终同时提高强度和韧性。
