La nitrurazione migliora la durezza superficiale delle barre di acciaio, rendendole più resistenti alla deformazione plastica sotto carichi d'urto. Lo strato nitrurato indurito, tipicamente costituito da nitruri come i nitruri di ferro, fornisce una maggiore resistenza all'usura superficiale e alla fatica. Questa maggiore durezza aiuta le barre d'acciaio a resistere a forze di impatto elevato, riducendo la probabilità di crepe, vaiolature o scheggiature sulla superficie. Tuttavia, se il processo di nitrurazione non è sufficientemente profondo, il materiale del nucleo può comunque essere suscettibile di rottura sotto carichi di impatto estremi, soprattutto se le proprietà della barra d'acciaio (come tenacità e duttilità) non sono adeguatamente considerate.
La nitrurazione migliora significativamente la resistenza alla fatica delle barre di acciaio sottoposte a sollecitazioni continue o cicliche. Il processo crea uno strato di stress residuo di compressione sulla superficie, che aiuta a resistere all'innesco e alla propagazione delle cricche sotto carichi ripetitivi. Ciò è particolarmente vantaggioso per le applicazioni in cui le barre di acciaio sono soggette a sollecitazioni o vibrazioni costanti, come alberi, ingranaggi e molle. Più profondo è lo strato nitrurato, migliore è la capacità del materiale di sopportare sollecitazioni continue nel tempo senza subire cedimenti. La combinazione di durezza superficiale e distribuzione delle sollecitazioni di compressione riduce al minimo il rischio di rottura per fatica, prolungando la durata della barra d'acciaio nelle applicazioni più impegnative.
Sia in condizioni di impatto che di carico continuo, barre di acciaio nitrurato dimostrare una migliore resistenza all’usura. La superficie indurita creata dal processo di nitrurazione rende l'acciaio meno incline al degrado superficiale dovuto all'attrito, all'erosione o all'usura abrasiva. Ciò è particolarmente importante in applicazioni quali laminatoi, componenti automobilistici e macchinari pesanti in cui i componenti in acciaio sono soggetti a tassi di usura elevati. La resistenza all'usura è migliorata perché il trattamento di nitrurazione forma uno strato duro e durevole che resiste alla perdita di materiale anche in condizioni di carico elevato.
Nelle applicazioni che comportano carichi prolungati a temperature elevate, la nitrurazione può contribuire a migliorare la resistenza allo scorrimento viscoso delle barre di acciaio. La nitrurazione aumenta la durezza superficiale, il che aiuta il materiale a resistere alla deformazione sotto stress a lungo termine ad alte temperature. Sebbene la nitrurazione influisca principalmente sullo strato superficiale, può comunque avere effetti benefici sulle prestazioni complessive delle barre di acciaio utilizzate in ambienti ad alta temperatura dove la deformazione da scorrimento viscoso è un problema.
Sebbene la nitrurazione migliori le prestazioni in varie condizioni di carico, è importante anche la risposta dell’acciaio alle variazioni di temperatura durante il carico. Lo strato nitrurato aumenta la capacità della barra d'acciaio di resistere a temperature elevate senza un degrado significativo. Tuttavia, a temperature molto elevate, i nitruri possono subire cambiamenti nella microstruttura che potrebbero influenzare la resistenza e la durezza del materiale. Le barre di acciaio nitrurate a profondità elevate possono mantenere prestazioni migliori a temperature elevate rispetto alle barre non trattate o leggermente nitrurate.
