Proces nitridingu zahrnuje difúzi dusíku do povrchu oceli a tvoří tvrdou vrstvu bohaté na dusík. Tato vrstva se skládá z nitridů železa a jiných nitridů, což významně zvyšuje tvrdost povrchu oceli. Výsledkem je bariéra odolná proti opotřebení, která pomáhá odolávat poškození abrazivním silám a kontaktním stresem, které jsou známé přispěvatelé k selhání únavy. V prostředí s vysokým stresem tvrdý povrch zabraňuje nošení povrchového materiálu, který by jinak vytvořil nepravidelnosti, které slouží jako iniciační místa pro trhliny. Schopnost odolat opotřebení povrchu přímo zlepšuje odolnost proti únavě minimalizací potenciálu pro zahájení trhlin v důsledku degradace povrchu.
Nitriding nejen zvyšuje tvrdost, ale také výrazně zlepšuje celkovou integritu povrchu oceli. Zavedením atomů dusíku se povrch stává jednotnějším a hustším, eliminuje nebo snižuje přítomnost mikro-šrot, poréznosti a povrchových defektů. Povrchové nedokonalosti, jako jsou jámy, škrábance nebo dutiny, mohou během opakovaného zatížení cyklů působit jako koncentrátory napětí, což vede k předčasné tvorbě trhlin. Vytvořením plynulejšího povrchu bez vad, nitriding minimalizuje možnost takových nedokonalostí, které by jinak mohly způsobit vytvoření a šíření trhlin. Tato zvýšená integrita povrchu, zejména ve vysokých stresových podmínkách, zabraňuje zahájení trhlin, což je nezbytné pro udržení trvanlivosti materiálu při cyklickém zatížení.
Jedním z nejdůležitějších a nejpřínosnějších účinků nitridingu je tvorba kompresního zbytkového napětí na povrchu oceli. Během nitridingu se dusík difunduje do oceli a způsobuje mírnou expanzi povrchu, což vytváří tlakové napětí. Tato kompresní napětí jsou vysoce prospěšná, protože působí proti napětí v tahu, která jsou hlavní příčinou iniciace a šíření trhlin v kovech. V materiálech, které podléhají cyklickému zatížení, mohou napětí v tahu vést k tvorbě mikrokracků, které mohou nakonec růst na větší zlomeniny. Zavedením tlakového napětí zvyšuje nitriding odpor oceli vůči iniciaci trhlin a činí méně náchylným k zlomenině při opakovaných zatížení. Tento jev je obzvláště cenný u komponent vystavených vysoce stresu, únavovým prostředím, jako jsou automobilové díly, ozubené kola nebo lopatky turbíny.
V neošetřené oceli, jakmile se začne tvorba únavové trhliny, může rychle šířit materiál, zejména za podmínek kolísajících nebo střídavých napětí. Když však ocelové tyče podléhají nitridingu, tvrdá nitridovaná vrstva významně snižuje rychlost, při které se mohou trhliny šířit. Kalený povrch a indukovaná tlaková zbytková napětí vytvářejí bariéru, která odolává růstu trhlin. Zejména nitridovaná vrstva brání pokroku trhlin, které by se mohly tvořit v důsledku únavy, zpomalení jejich růstu a zvýšení odolnosti materiálu vůči katastrofickému selhání. Tvrdá, hustá povrchová vrstva poskytuje přidanou sílu a houževnatost, která pomáhá zabránit rozšiřování trhlin, zejména za podmínek cyklického stresu. V důsledku toho Ocelové tyčinky s nitrid Zažijte delší životnost, a to i ve vysoce náročných aplikacích, kde je únava primárním problémem.
Zatímco nitriding primárně posiluje povrch zvýšenou tvrdostí, zlepšuje také povrchovou houževnatost, což je důležitý faktor odolnosti proti únavě. Povrchová houževnatost odkazuje na schopnost materiálu absorbovat energii a odolávat iniciaci a šíření trhlin pod stresem. Proces nitridingu modifikuje mikrostrukturu oceli na povrchu a podporuje zvýšení houževnatosti i síly. Tento tvrdší povrch pomáhá absorbovat energii z nárazu nebo kolísajících zátěží, což snižuje pravděpodobnost zahájení trhlin. V aplikacích s vysokým stresem tato zvýšená houževnatost zvyšuje schopnost materiálu odolat opakujícímu se zatížení, aniž by došlo k šíření zlomenin nebo praskliny, které by se mohly vyskytnout v neošetřené oceli.
