Процесс азотирования сводится к насыщению поверхности металла азотом. В практике применяется азотирование твердостное и антикоррозийное. Сущность азотирования заключается в том, что аммиак при температуре 500-550° разлагается на азот и водород, и активные атомы азота, диффундируя в поверхностный слой, сообщают поверхности стали большую твердость, не влияя на механические свойства нижележащих слоев. Азотированная сталь по сравнению с цементированной обладает более высокой поверхностной твердостью, сохраняющейся при нагреве до температур 500-600°, обнаруживает сравнительно-небольшую деформацию и изменение размеров, устойчива против коррозии, износа и знакопеременных нагрузок. Процесс азотирования протекает следующим образом. Получившийся атомарный азот соединяется с металлом, образуя нитриды. Нитриды железа неустойчивы. Более стойкие нитриды-образуют такие металлы, как алюминий, ванадий, хром. На азотирование оказывают влияние автоперевозки, температура, давление и длительность процесса. Скорость диффузии азота сильно увеличивается с повышением температуры. Однако слишком высокой температуры допускать нельзя по следующим причинам.
1. При сильном увеличении температуры весь аммиак диссоциирует на азот и водород. При этом наряду с увеличением количества азота значительно увеличивается количество водорода. Водород же мешает взаимодействию азота с металлом и вызывает обезуглероживание стали.
2. Нитриды железа при нагреве до 600° начинают распадаться и выделять азот обратно во внешнюю среду.
3. Нитриды оказывают благоприятное действие на сталь в том случае, если они мелкодисперсны. При высокой же температуре образуются крупнозернистые нитриды, которые значительно ухудшают качество поверхностного слоя.