碳化鈮具有高熔點，高硬度，高彈性模量，高耐磨性，熱力學穩(wěn)定等性能，硬度比剛玉還高，化學穩(wěn)定性保持到1100°C，不溶于冷熱鹽酸、硫酸、硝酸。在對運行環(huán)境的溫度有很高的要求的宇航部件，如渦輪轉子、燃氣舵、葉片、發(fā)動機噴管內(nèi)襯等零部件中已獲得重要應用。另一方面，碳化鈮的密度與鋼鐵材料接近，有望成為鋼鐵材料中最理想的強化相。
研究表明，添加碳化鈮的硬質(zhì)合金可明顯細化晶粒，顯著提高綜合性能，用其制作的切削工具具有良好的熱硬度、抗熱沖擊和抗熱氧化等性能；在煉鋼的過程中加入微量的碳化鈮，可達到沉淀強化和細晶強化的效果，從而提高鋼材的綜合機械性能。因此，碳化鈮在鋼鐵材料領域中顯示出十分廣闊的應用前景。
一、用于強化硬質(zhì)合金 碳化鈮添加到硬質(zhì)合金中，一方面可作為硬質(zhì)合金晶粒生長的抑制劑，細化組織；另一方面能與其他碳化物一起形成除WC和Co之外的第三彌散相，顯著提高硬質(zhì)合金的熱硬度及抗熱沖擊、抗熱壓、抗氧化的能力。正因為如此，碳化鈮作為硬質(zhì)合金添加劑，其耗鈮量僅次于電子行業(yè)用鈮，全球年消費量約300噸。碳化鈮由于具有提高合金的硬度、改善合金的斷裂韌性等優(yōu)點，故可用來制備切削性能優(yōu)異的硬質(zhì)合金刀具材料。
二、用于堆焊焊條 堅硬的碳化鈮硬質(zhì)相進入堆焊層組織中，可使焊層具備較好的耐磨骨架，耐磨性大大提高。這種焊條堆焊的耐磨合金，其耐磨性比淬火45號鋼高12~18倍，比Fe-Cr-C-B型耐磨合金高2.4~3.6倍，同時，耐磨堆焊層施焊時無需預熱，可在工件表面堆焊。表面僅產(chǎn)生的細小裂紋釋放堆焊層應力而不會向母材內(nèi)擴散。
三、用于鋼鐵的涂層材料 在機械裝備制造行業(yè)中，模具的使用壽命是加工成本的主要影響因素，模具本身不僅影響著加工工藝的優(yōu)劣，還直接控制著所加工產(chǎn)品的質(zhì)量和精度等。目前模具失效報廢多數(shù)是因其表面擦傷或磨損，故提高模具表面耐磨性是最好的延長其使用壽命的方法。具有高硬度，高耐熱強度和高耐磨性的碳化鈮作為涂層覆蓋于模具鋼表面可顯著提高其使用壽命。據(jù)報道，以硼砂鹽為主要滲劑，采用表面熱擴散法，對Cr12型常用模具鋼表面進行980°C/7~8h的處理，獲得了硬度為HM2400~HM2800，厚度為10~12μm的碳化鈮涂層，取得了良好效果。
其它金屬工件通過制備碳化鈮涂層，也能大大提高其表面硬度，達到HV2800以上，同時提高工件的工作溫度和組織致密度，從而延長其使用壽命。例如，通過化學液相沉積處理可在鑄鐵活塞環(huán)表面實現(xiàn)碳化鈮鍍層，此鍍層與基材結合牢固。經(jīng)過這樣處理后的活塞環(huán)既具有良好的口袋形儲油構造，又兼具高硬度的優(yōu)點，可顯著降低無潤滑介質(zhì)及柴機油潤滑時的滑動摩擦系數(shù)，大大提高其耐磨性，降低柴油機的摩擦損失，改善柴油機性能。