A nitriding folyamat magában foglalja a nitrogén diffúzióját az acél felületébe, kemény, nitrogénben gazdag réteget képezve. Ez a réteg vas -nitridekből és más nitridekből áll, ami jelentősen növeli az acél felületének keménységét. Ennek eredményeként egy kopásálló gát, amely segít ellenállni a csiszoló erők és az érintkezési stressz károsodásainak, amelyek mindkettő ismert a fáradtság kudarcához. Nagy stressz környezetben az edzett felület megakadályozza a felszíni anyag leereszkedését, ami egyébként szabálytalanságokat hozna létre, amelyek a repedések beindító helyeként szolgálnak. A felület kopásának ellenállásának képessége közvetlenül javítja a fáradtság ellenállását azáltal, hogy minimalizálja a repedések megindításának lehetőségét a felület lebomlása miatt.
A nitriding nemcsak növeli a keménységet, hanem jelentősen javítja az acél felületének általános integritását. A nitrogénatomok bevezetésével a felület egységesebbé és sűrűbbé válik, kiküszöbölve vagy csökkentve a mikro-rák, a porozitás és a felületi hibák jelenlétét. A felületi hiányosságok, például gödrök, karcolások vagy üregek stresszkoncentrátorként működhetnek az ismételt terhelési ciklusok során, ami korai repedések kialakulásához vezet. A simább, hibamentes felület létrehozásával a nitriding minimalizálja az ilyen hiányosságok lehetőségét, ami egyébként repedéseket okozhat és terjedhet. Ez a fokozott felszíni integritás, különösen a nagy stressz körülmények között, megakadályozza a repedések megkezdését, ami elengedhetetlen az anyag tartósságának ciklikus terhelés mellett történő fenntartásához.
A nitriding egyik legkritikusabb és legkedvezőbb hatása a nyomó maradék feszültségek kialakulása az acél felületén. A nitridálás során a nitrogén diffundál az acélba, és a felület enyhe tágulást okoz, ami nyomóstresszeket okoz. Ezek a kompressziós feszültségek nagyon jótékonyak, mivel ellensúlyozzák a szakító feszültségeket, amelyek a repedés kezdeményezésének és a fémekben történő terjedésének fő oka. A ciklikus terhelésen átesett anyagokban a szakító feszültségek mikrotok kialakulásához vezethetnek, amelyek végül nagyobb törésekké válhatnak. A nyomóstresszek bevezetésével a nitriding javítja az acél ellenállását a repedés kezdeményezésével, és kevésbé hajlamos a törésre ismételt betöltési ciklusok alatt. Ez a jelenség különösen értékes a nagy stressz, fáradtságra hajlamos környezetnek, például autóalkatrészeknek, fogaskerekeknek vagy turbina pengéknek kitett alkatrészekben.
Kezeletlen acélban, amint a fáradtság repedése kialakul, az anyagon keresztül gyorsan terjedhet, különösen ingadozó vagy váltakozó feszültségek esetén. Amikor azonban az acélrudak nitridálódnak, a kemény nitrid réteg jelentősen csökkenti a repedések terjedésének sebességét. Az edzett felület és az indukált nyomó maradék feszültségek akadályt hoznak létre, amely ellenáll a repedés növekedésének. Különösen a nitride réteg akadályozza a repedések előrehaladását, amelyek kimerülhetnek a fáradtság miatt, lelassítva a növekedést és javítva az anyag katasztrofális kudarc ellenállását. A kemény, sűrű felületi réteg hozzáadott erőt és szilárdságot biztosít, amely megakadályozza a repedések bővülését, különösen ciklikus stressz körülmények között. Ennek eredményeként, nitrided acélrudak Tapasztalja meg a hosszabb szolgálati élettartamot, még akkor is, ha nagyon igényes alkalmazásokban, ahol a fáradtság elsődleges aggodalomra ad okot.
Noha a nitriding elsősorban a megnövekedett keménység révén erősíti a felületet, javítja a felületi keménységet is, ami fontos tényező a fáradtság ellenállásában. A felületi keménység arra utal, hogy az anyag képes az energiát felszívni, és ellenállni a repedések megindításának és terjedésének stressz alatt. A nitriding folyamat módosítja az acél mikroszerkezetét a felszínen, elősegítve mind a szilárdság, mind az erő növekedését. Ez a keményebb felület elősegíti az energiát az ütközésből vagy az ingadozó terhelésekből, ami csökkenti a repedés kezdeményezésének valószínűségét. Nagy stresszes alkalmazásokban ez a megnövekedett keménység javítja az anyag azon képességét, hogy ellenálljon az ismétlődő terhelésnek anélkül, hogy megtapasztalná a korai szakaszban lévő törés vagy repedés terjedését, amely kezeletlen acélban fordulhat elő.
