กระบวนการไนไตรด์เกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของไนโตรเจนเข้าสู่พื้นผิวของเหล็กซึ่งเป็นชั้นที่อุดมด้วยไนโตรเจนที่แข็ง ชั้นนี้ประกอบด้วยเหล็กไนไตรด์และไนไตรด์อื่น ๆ เพิ่มความแข็งของพื้นผิวเหล็กอย่างมีนัยสำคัญ ผลที่ได้คือสิ่งกีดขวางที่ทนต่อการสึกหรอที่ช่วยต้านทานความเสียหายจากแรงกัดกร่อนและความเครียดจากการสัมผัสซึ่งทั้งสองอย่างนี้เป็นที่รู้จักกันดีถึงความเหนื่อยล้า ในสภาพแวดล้อมที่มีความเครียดสูงพื้นผิวที่แข็งตัวจะป้องกันไม่ให้วัสดุพื้นผิวเสื่อมสภาพซึ่งจะสร้างความผิดปกติที่ทำหน้าที่เป็นไซต์เริ่มต้นสำหรับรอยแตก ความสามารถในการต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวจะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อความเหนื่อยล้าโดยตรงโดยลดโอกาสในการเริ่มต้นการแตกเนื่องจากการเสื่อมสภาพของพื้นผิว
ไนเตรทไม่เพียง แต่เพิ่มความแข็ง แต่ยังช่วยปรับปรุงความสมบูรณ์โดยรวมของพื้นผิวเหล็กอย่างมีนัยสำคัญ ด้วยการแนะนำอะตอมไนโตรเจนพื้นผิวจะมีความสม่ำเสมอและหนาแน่นมากขึ้นกำจัดหรือลดการมีอยู่ของรอยแตกขนาดเล็กความพรุนและข้อบกพร่องของพื้นผิว ความไม่สมบูรณ์ของพื้นผิวเช่นหลุมรอยขีดข่วนหรือช่องว่างสามารถทำหน้าที่เป็นตัวเข้มข้นของความเครียดในระหว่างรอบการโหลดซ้ำซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของรอยแตกก่อนวัยอันควร ด้วยการสร้างพื้นผิวที่เรียบเนียนและปราศจากข้อบกพร่องมากขึ้นไนไตรด์จะช่วยลดความเป็นไปได้ของความไม่สมบูรณ์ซึ่งอาจทำให้เกิดรอยแตกและแพร่กระจาย ความสมบูรณ์ของพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะที่มีความเครียดสูงช่วยป้องกันการเริ่มต้นของรอยแตกซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรักษาความทนทานของวัสดุภายใต้การโหลดแบบวนรอบ
หนึ่งในผลกระทบที่สำคัญที่สุดและเป็นประโยชน์ของไนไตรด์คือการก่อตัวของความเค้นตกค้างแรงอัดที่พื้นผิวของเหล็ก ในระหว่างไนเตรทไนโตรเจนจะกระจายเข้าไปในเหล็กทำให้เกิดการขยายตัวเล็กน้อยของพื้นผิวซึ่งสร้างความเครียดแรงอัด ความเค้นแรงอัดเหล่านี้มีประโยชน์อย่างมากเพราะพวกเขาต่อต้านความเครียดแรงดึงซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการเริ่มต้นรอยแตกและการแพร่กระจายในโลหะ ในวัสดุที่ผ่านการโหลดแบบวัฏจักรความเครียดแรงดึงสามารถนำไปสู่การก่อตัวของ microcracks ซึ่งในที่สุดสามารถเติบโตเป็นกระดูกหักที่ใหญ่ขึ้น ด้วยการแนะนำความเครียดแรงอัดไนไตรด์ช่วยเพิ่มความต้านทานของเหล็กต่อการเริ่มต้นการเริ่มต้นและทำให้มีแนวโน้มที่จะแตกหักน้อยกว่าภายใต้รอบการโหลดซ้ำ ปรากฏการณ์นี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในส่วนประกอบที่สัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีความเครียดสูงและเหนื่อยล้าเช่นชิ้นส่วนยานยนต์เกียร์หรือใบมีดกังหัน
ในเหล็กที่ไม่ได้รับการรักษาเมื่อรอยแตกของความเหนื่อยล้าเริ่มก่อตัวขึ้นมันสามารถแพร่กระจายอย่างรวดเร็วผ่านวัสดุโดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้เงื่อนไขของความเครียดที่ผันผวนหรือสลับกัน อย่างไรก็ตามเมื่อแถบเหล็กได้รับไนไตรด์ชั้นไนไตรด์แข็งจะช่วยลดอัตราที่รอยแตกสามารถแพร่กระจายได้อย่างมีนัยสำคัญ พื้นผิวที่แข็งตัวและความเค้นตกค้างที่เกิดจากแรงอัดที่เกิดจากการสร้างสิ่งกีดขวางที่ต่อต้านการเจริญเติบโตของรอยร้าว โดยเฉพาะอย่างยิ่งเลเยอร์ไนไตรด์ขัดขวางความคืบหน้าของรอยแตกที่อาจเกิดขึ้นเนื่องจากความเหนื่อยล้าทำให้การเจริญเติบโตช้าลงและเพิ่มความต้านทานของวัสดุต่อความล้มเหลวของหายนะ ชั้นผิวที่แข็งและหนาแน่นให้ความแข็งแรงและความเหนียวที่เพิ่มขึ้นซึ่งช่วยป้องกันรอยแตกจากการขยายตัวโดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะความเครียดของวัฏจักร เป็นผลให้ แท่งเหล็กไนเตรด ประสบการณ์ชีวิตการบริการที่ยาวนานขึ้นแม้ในแอพพลิเคชั่นที่มีความต้องการสูงซึ่งความเหนื่อยล้าเป็นปัญหาหลัก
ในขณะที่ไนไตรด์ส่วนใหญ่เสริมสร้างพื้นผิวผ่านความแข็งที่เพิ่มขึ้นมันยังช่วยเพิ่มความเหนียวของพื้นผิวซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการต้านทานความเหนื่อยล้า ความเหนียวของพื้นผิวหมายถึงความสามารถของวัสดุในการดูดซับพลังงานและต้านทานการเริ่มต้นรอยแตกและการแพร่กระจายภายใต้ความเครียด กระบวนการไนไตรด์ปรับเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคของเหล็กที่พื้นผิวส่งเสริมการเพิ่มขึ้นของความเหนียวและความแข็งแรง พื้นผิวที่รุนแรงนี้ช่วยดูดซับพลังงานจากแรงกระแทกหรือความผันผวนซึ่งช่วยลดโอกาสในการเริ่มต้นการแตก ในการใช้งานที่มีความเครียดสูงความเหนียวที่เพิ่มขึ้นนี้ช่วยเพิ่มความสามารถของวัสดุในการทนต่อการโหลดซ้ำ ๆ โดยไม่ประสบกับการแตกหักในระยะเริ่มต้นหรือการแพร่กระจายของรอยแตกที่อาจเกิดขึ้นในเหล็กที่ไม่ได้รับการรักษา 3
