Nitrasyon, çelik çubukların yüzey sertliğini artırarak onları darbe yükleri altında plastik deformasyona karşı daha dayanıklı hale getirir. Tipik olarak demir nitrürler gibi nitrürlerden oluşan sertleştirilmiş nitrürlenmiş katman, yüzey aşınmasına ve yorulmaya karşı daha fazla direnç sağlar. Bu geliştirilmiş sertlik, çelik çubukların yüksek darbe kuvvetlerine dayanmasına yardımcı olarak yüzeyde çatlama, oyuklanma veya ufalanma olasılığını azaltır. Bununla birlikte, nitrürleme işlemi yeterince derin değilse, özellikle çelik çubuğun kütlesel özellikleri (tokluk ve süneklik gibi) yeterince dikkate alınmazsa, çekirdek malzemesi aşırı darbe yükleri altında bozulmaya karşı hassas olabilir.
Nitrasyon, çelik çubukların sürekli veya döngüsel stres altında yorulma direncini önemli ölçüde artırır. İşlem, yüzeyde tekrarlayan yüklemeler altında çatlakların başlamasına ve yayılmasına direnmeye yardımcı olan bir sıkıştırıcı artık gerilim tabakası oluşturur. Bu özellikle çelik çubukların şaftlar, dişliler ve yaylar gibi sabit gerilime veya titreşime maruz kaldığı uygulamalar için faydalıdır. Nitrürlenmiş katman ne kadar derin olursa, malzemenin zaman içinde arıza yaşamadan sürekli strese dayanma yeteneği o kadar iyi olur. Yüzey sertliği ve basınç gerilimi dağılımının birleşimi, yorulma hatası riskini en aza indirerek zorlu uygulamalarda çelik çubuğun ömrünü uzatır.
Hem darbe hem de sürekli yükleme koşullarında, nitrürleme çelik çubuklar aşınma direncinin arttığını gösteriyor. Nitrürleme işlemiyle oluşturulan sertleştirilmiş yüzey, çeliğin sürtünme, erozyon veya aşındırıcı aşınma nedeniyle yüzey bozulmasına daha az eğilimli olmasını sağlar. Bu özellikle çelik bileşenlerin yüksek aşınma oranlarına maruz kaldığı haddehaneler, otomotiv parçaları ve ağır makineler gibi uygulamalarda önemlidir. Nitrasyon işleminin yüksek yükleme koşullarında bile malzeme kaybına direnen sert ve dayanıklı bir katman oluşturması nedeniyle aşınma direnci artırılmıştır.
Yüksek sıcaklıklarda uzun süreli yükleme içeren uygulamalarda nitrürleme, çelik çubukların sürünme direncini artırmaya yardımcı olabilir. Nitrasyon, yüzey sertliğini arttırır, bu da malzemenin yüksek sıcaklıklarda uzun süreli stres altında deformasyona karşı direnç göstermesine yardımcı olur. Nitrasyon öncelikle yüzey katmanını etkilese de, sürünme deformasyonunun endişe verici olduğu yüksek sıcaklıktaki ortamlarda kullanılan çelik çubukların genel performansı üzerinde hala faydalı etkileri olabilir.
Nitrasyon çeşitli yük koşullarında performansı artırırken çeliğin yükleme sırasındaki sıcaklık değişimlerine tepkisi de önemlidir. Nitrürlenmiş katman, çelik çubuğun önemli bir bozulma olmaksızın yüksek sıcaklıklara dayanma yeteneğini arttırır. Bununla birlikte, çok yüksek sıcaklıklarda nitrürler, malzemenin mukavemetini ve sertliğini etkileyebilecek mikro yapıda değişikliklere uğrayabilir. Yüksek derinliklere nitrürlenmiş çelik çubuklar, işlenmemiş veya hafif nitrürlenmiş çubuklara kıyasla yüksek sıcaklıklarda daha iyi performans sağlayabilir.
