Typen diffuusio sisältää typen diffuusion teräksen pintaan, muodostaen kovan, typpirikkaan kerroksen. Tämä kerros koostuu raudan nitrideistä ja muista nitrideistä, mikä lisää merkittävästi teräksen pinnan kovuutta. Tuloksena on kulumiskestävä este, joka auttaa vastustamaan hankaavien voimien ja kosketusstressin vaurioita, jotka molemmat tunnetaan väsymyshäiriöiden aiheuttajista. Korkean stressiympäristössä kovettunut pinta estää pintamateriaalin kulumista, mikä muuten aiheuttaisi väärinkäytöksiä, jotka toimivat halkeamien aloituspaikoina. Kyky vastustaa pinnan kulumista parantaa suoraan väsymiskestävyyttä minimoimalla pinnan hajoamisesta johtuvan halkeamien aloittamisen potentiaalin.
Nitring ei vain lisää kovuutta, vaan myös parantaa merkittävästi teräksen pinnan yleistä eheyttä. Käynnistämällä typpiatomeja pinta muuttuu tasaisemmaksi ja tiheämmäksi eliminoimalla tai vähentämällä mikrohalkeiden, huokoisuuden ja pintavirheiden läsnäoloa. Pinta -epätäydellisyydet, kuten kaivot, naarmut tai tyhjyydet, voivat toimia stressikonsentraattoreina toistuvien lastausjaksojen aikana, mikä johtaa ennenaikaiseen halkeamien muodostumiseen. Luomalla tasaisemman, vikavapaamman pinnan nitriding minimoi tällaisten puutteiden mahdollisuuden, mikä muuten voi aiheuttaa halkeamien muodostumisen ja leviämisen. Tämä parantunut pinnan eheys, etenkin korkean stressin olosuhteissa, estää halkeamien aloittamisen, mikä on välttämätöntä materiaalin kestävyyden ylläpitämiseksi syklisen kuormituksen aikana.
Yksi nitraation kriittisimmistä ja hyödyllisimmistä vaikutuksista on puristusjäännösjännitysten muodostuminen teräksen pinnalle. Nitraation aikana typpi diffundoituu teräkseen, aiheuttaen pinnan lievän laajentumisen, mikä aiheuttaa puristusjännityksiä. Nämä puristusjännitykset ovat erittäin hyödyllisiä, koska ne torjuvat vetolujuuksia, jotka ovat tärkein syy halkeamien aloittamiseen ja metallien etenemiseen. Materiaaleissa, jotka läpikäyvät syklisen kuormituksen, vetolujuudet voivat johtaa mikrohalkeamien muodostumiseen, mikä voi lopulta kasvaa suuremmaksi murtumaksi. Esittelemällä puristusjännityksiä nitriding parantaa teräksen vastustuskykyä halkeamien aloittamiselle ja tekee siitä vähemmän alttiita murtumaan toistuvien kuormitussyklien alla. Tämä ilmiö on erityisen arvokas komponenteissa, jotka ovat alttiina korkean stressin, väsymystä alttiille ympäristöille, kuten autoosat, vaihteet tai turbiinin terät.
Käsittelemättömässä teräksessä, kun väsymishalkeama alkaa muodostua, se voi levittää nopeasti materiaalin läpi, etenkin vaihtelevien tai vuorottelevien rasitusten olosuhteissa. Kun teräspalkit käyvät läpi nitringin, kova nitroitu kerros vähentää merkittävästi nopeutta, jolla halkeamat voivat levittää. Kovetettu pinta ja indusoitu puristusjäännösjännitykset luovat esteen, joka vastustaa halkeaman kasvua. Erityisesti nitroitu kerros estää väsymyksen takia muodostuvien halkeamien etenemistä, hidastaen niiden kasvua ja parantaen materiaalin vastustuskykyä katastrofaaliseen vajaatoimintaan. Kova, tiheä pintakerros tarjoaa lisävoimaa ja sitkeyttä, jotka auttavat estämään halkeamien laajentumista, etenkin syklisissä jännitysolosuhteissa. Seurauksena, teräspalkit Koe pidemmälle käyttöikälle, jopa erittäin vaativissa sovelluksissa, joissa väsymys on ensisijainen huolenaihe.
Vaikka nitraation ensisijaisesti vahvistaa pintaa lisääntyneen kovuuden avulla, se myös parantaa pinnan sitkeyttä, mikä on tärkeä tekijä väsymiskestävyydessä. Pinnan sitkeys viittaa materiaalin kykyyn absorboida energiaa ja vastustaa halkeamien aloittamista ja etenemistä stressin alla. Nitridiprosessi modifioi teräksen mikrorakennetta pinnalla edistäen sekä sitkeyden että lujuuden lisääntymistä. Tämä kovempi pinta auttaa absorboimaan energiaa iskuista tai vaihtelevista kuormista, mikä vähentää halkeaman aloittamisen todennäköisyyttä. Korkean stressisovelluksissa tämä lisääntynyt sitkeys parantaa materiaalin kykyä kestää toistuva kuormitus kokematta varhaisen vaiheen murtumaa tai halkeamien etenemistä, joita voi tapahtua käsittelemättömässä teräksessä.
