本发明公开了一种添加稀土元素提高合金渗铬速率的理论设计方法及应用。所述理论设计方法包括：根据特性差异，将稀土元素进行分类，并选取指定元素；基于相图计算方法构筑Cr‑C‑X‑RE体系的相图热力学数据，至少计算获得平衡态相图以及液相、面心立方相和第一碳化物相的吉布斯自由能曲线，实现初筛；通过第一性原理计算获得RE作用前后，Cr元素及C元素扩散能垒和扩散系数的变化情况；通过分子动力学模拟稀土元素对所述基材表面的氧化膜的稳定性的影响规律；根据变化情况和影响规律，确认稀土元素。通过本发明的集成计算材料工程综合设计思路来筛选合理的稀土元素，可以实现理论设计先行的目标，达到了节约时间和成本的效果。