Tăng cường độ cứng và khả năng chống mài mòn: Thấm nitơ cải thiện đáng kể độ cứng bề mặt của thép hợp kim thông qua quá trình nitơ được khuếch tán vào bề mặt thép. Việc xử lý này dẫn đến sự hình thành một lớp bề mặt cứng, giàu nitrit. Độ cứng của lớp này có thể đạt giá trị cao hơn đáng kể so với thép chưa qua xử lý, với các giá trị độ cứng điển hình thường vượt quá 60 HRC (thang đo độ cứng Rockwell C). Trong các ứng dụng nhiệt độ cao, nơi các bề mặt tiếp xúc với lực mài mòn và mài mòn mạnh, lớp bề mặt thấm nitơ giúp duy trì các kích thước và chức năng quan trọng. Việc cải thiện khả năng chống mài mòn này rất quan trọng để kéo dài tuổi thọ hoạt động của các bộ phận, giảm tần suất bảo trì hoặc thay thế và cải thiện độ tin cậy của toàn bộ hệ thống.
Độ ổn định nhiệt: Quá trình thấm nitơ mang lại mức độ ổn định nhiệt cao cho thép hợp kim. Lớp nitrit hình thành trong quá trình thấm nitơ ổn định về mặt hóa học và giữ được độ cứng ở nhiệt độ cao, thường lên tới 500°C đến 600°C (932°F đến 1112°F), tùy thuộc vào điều kiện hợp kim và thấm nitơ. Sự ổn định này đạt được thông qua việc hình thành lớp nitrit dày đặc, ổn định, chống lại sự phân hủy và làm mềm do nhiệt. Kết quả là, các bộ phận được làm từ thép nitrided có thể hoạt động đáng tin cậy trong môi trường nhiệt độ cao mà không bị mất đi đáng kể các đặc tính cơ học, chẳng hạn như độ cứng hoặc độ bền kéo.
Khả năng chống oxy hóa: Bề mặt thấm nitơ của thép hợp kim giúp tăng cường khả năng chống oxy hóa và ăn mòn ở nhiệt độ cao. Sự hiện diện của nitrit trong lớp bề mặt đóng vai trò như một hàng rào bảo vệ chống lại quá trình oxy hóa. Rào chắn này giúp ngăn chặn sự hình thành các vảy oxit có thể dẫn đến suy thoái và hư hỏng vật liệu. Trong các ứng dụng ở nhiệt độ cao, nơi nguy cơ oxy hóa tăng cao do tiếp xúc với oxy và nhiệt độ cao, thép thấm nitơ duy trì tính toàn vẹn và hiệu suất vận hành, do đó làm giảm khả năng hỏng hóc thành phần sớm và kéo dài tuổi thọ của các bộ phận.
Giảm độ giãn nở nhiệt: Một trong những lợi ích đáng kể của quá trình thấm nitơ là ảnh hưởng của nó đến đặc tính giãn nở nhiệt của thép hợp kim. Lớp nitrided làm giảm hiệu quả hệ số giãn nở nhiệt của thép, nghĩa là nó ít thay đổi kích thước hơn để đáp ứng với sự dao động nhiệt độ. Việc giảm giãn nở nhiệt này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng chính xác trong đó độ ổn định kích thước là rất quan trọng. Các bộ phận được làm từ thép nitrided sẽ ít bị cong vênh hoặc biến dạng do sự thay đổi nhiệt độ, đảm bảo rằng chúng duy trì dung sai chính xác và lắp vừa vặn trong các bộ phận ngay cả trong các điều kiện nhiệt khác nhau.
Cải thiện khả năng chống mỏi: Thép hợp kim thấm nitơ tăng cường khả năng chống mỏi bằng cách tạo ra ứng suất dư nén ở lớp bề mặt. Các ứng suất nén này chống lại các ứng suất kéo xảy ra trong quá trình chịu tải theo chu kỳ, do đó làm giảm khả năng hình thành và lan truyền vết nứt mỏi. Trong các ứng dụng nhiệt độ cao, nơi các bộ phận phải chịu tải lặp đi lặp lại hoặc theo chu kỳ, sự cải thiện khả năng chống mỏi này là rất quan trọng. Nó giúp ngăn ngừa hỏng hóc sớm do mỏi, đảm bảo rằng các bộ phận có thể chịu được việc sử dụng kéo dài trong những điều kiện đòi hỏi khắt khe mà không gặp phải các vấn đề liên quan đến mỏi.
Yêu cầu về ma sát và bôi trơn thấp hơn: Quá trình thấm nitơ mang lại bề mặt cứng, mịn giúp giảm đáng kể ma sát giữa các bộ phận giao phối. Việc giảm ma sát này có lợi trong môi trường nhiệt độ cao, nơi việc bôi trơn có thể bị hỏng hoặc kém hiệu quả hơn. Ma sát giảm do lớp nitrided mang lại làm giảm tốc độ mài mòn của các bộ phận, cải thiện hiệu quả vận hành và giảm thiểu nhu cầu bôi trơn thường xuyên. Đặc tính này đặc biệt có giá trị trong các hệ thống mà việc duy trì bôi trơn hiệu quả là một thách thức do nhiệt độ cao hoặc điều kiện vận hành khắc nghiệt.
