Thấm nitơ tăng cường độ cứng bề mặt của thanh thép, giúp chúng có khả năng chống biến dạng dẻo tốt hơn dưới tải trọng va đập. Lớp nitrit hóa cứng, thường bao gồm các nitrit như nitrit sắt, giúp tăng khả năng chống mài mòn và mỏi bề mặt. Độ cứng được cải thiện này giúp các thanh thép chịu được lực tác động lớn, giảm khả năng bị nứt, rỗ hoặc sứt mẻ trên bề mặt. Tuy nhiên, nếu quá trình thấm nitơ không đủ sâu, vật liệu lõi vẫn có thể bị hỏng dưới tải trọng va đập cực lớn, đặc biệt nếu các đặc tính khối của thanh thép (chẳng hạn như độ dẻo dai và độ dẻo) không được xem xét đầy đủ.
Thấm nitơ cải thiện đáng kể khả năng chống mỏi của thanh thép dưới ứng suất liên tục hoặc theo chu kỳ. Quá trình này tạo ra một lớp ứng suất dư nén trên bề mặt, giúp chống lại sự hình thành và lan truyền của các vết nứt dưới tải trọng lặp đi lặp lại. Điều này đặc biệt có lợi cho các ứng dụng mà thanh thép phải chịu ứng suất hoặc rung động liên tục, chẳng hạn như trong trục, bánh răng và lò xo. Lớp nitrided càng sâu thì khả năng chịu đựng áp lực liên tục theo thời gian của vật liệu càng tốt mà không gặp phải hư hỏng. Sự kết hợp giữa độ cứng bề mặt và sự phân bổ ứng suất nén giúp giảm thiểu nguy cơ hư hỏng do mỏi, kéo dài tuổi thọ của thanh thép trong các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.
Trong cả điều kiện va đập và tải trọng liên tục, thanh thép thấm nitơ chứng minh khả năng chống mài mòn được cải thiện. Bề mặt cứng được tạo ra bởi quá trình thấm nitơ làm cho thép ít bị suy thoái bề mặt do ma sát, xói mòn hoặc mài mòn. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng như máy cán, phụ tùng ô tô và máy móc hạng nặng, nơi các bộ phận thép có tốc độ mài mòn cao. Khả năng chống mài mòn được tăng cường nhờ xử lý thấm nitơ tạo thành một lớp cứng, bền, chống lại sự thất thoát vật liệu ngay cả trong điều kiện tải trọng cao.
Trong các ứng dụng liên quan đến tải kéo dài ở nhiệt độ cao, thấm nitơ có thể giúp cải thiện khả năng chống rão của thanh thép. Thấm nitơ làm tăng độ cứng bề mặt, giúp vật liệu chống lại sự biến dạng dưới ứng suất lâu dài ở nhiệt độ cao. Mặc dù thấm nitơ chủ yếu ảnh hưởng đến lớp bề mặt, nhưng nó vẫn có thể có những tác động có lợi đến hiệu suất tổng thể của các thanh thép được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao, nơi đáng lo ngại về biến dạng từ biến.
Trong khi thấm nitơ cải thiện hiệu suất trong các điều kiện tải khác nhau, phản ứng của thép đối với sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình tải cũng rất quan trọng. Lớp nitrided làm tăng khả năng chịu đựng nhiệt độ cao của thanh thép mà không bị suy giảm đáng kể. Tuy nhiên, ở nhiệt độ rất cao, nitrua có thể trải qua những thay đổi về cấu trúc vi mô có thể ảnh hưởng đến độ bền và độ cứng của vật liệu. Các thanh thép được thấm nitơ ở độ sâu cao có thể duy trì hiệu suất tốt hơn ở nhiệt độ cao so với các thanh chưa được xử lý hoặc thấm nitơ nhẹ.
