本书介绍了第1性原理计算基础和应用进展；建立了热扩渗元素（如碳、氮）在金属表面层中扩散形成的微结构原子模型；通过第1性原理计算，得出热扩渗元素固溶于有无合金化的体心和面心立方结构铁中的稳定性及性质，以及热扩渗层中典型析出相的稳定性及其性质，支撑热扩渗层微结构优化设计。
本书可作为普通高等学校从事材料科学研究的学生和教师及相关领域科技工作者的参考书。