钢的渗氮是在一定的温度下使活性氮原子渗入到工件表面的一种化学热处理，即氮原子渗入钢件表面层的过程，它改变了工件表面的组织结构和性能，成为一种复合的材料，与普通的材料相比，工件的表面和心部的组织状态和性能发生了很大的变化。氮化零件在机械工业、石油工业、国防工业等领域应用十分广泛，与渗碳、中温碳氮共渗相比，由于加热温度比较低（通常为500～570℃），不需要进行加热后的淬火处理，因此具有工件的变形小，表面有更高的硬度和耐磨性，疲劳强度高，同时又具有高的抗腐蚀性和热硬性等特点，机床主轴和丝杠、樘杆、挤压模具、齿轮、发动机曲轴和连杆等零件经过经过渗氮处理后使用寿命成倍提高。

同钢的渗碳一样，钢的渗氮也是由介质的分解、吸收和扩散三个基本过程组成的，通常采用氨气作为渗氮介质，氨是一种无色有臭味的刺激性气体，常制成液态储存在钢瓶中，使用时使其通过干燥箱（器），将内部的水分吸收后，通入渗氮罐中，氨分解出活性的氮原子，从而完成零件的渗氮。

钢的渗氮的特点和应用如下所述。

①钢渗氮后，其表面硬度很高[如38CrMoAl氮化后表面硬度为1000～1100( HV)，相当于65～72(HRC)]具有良好的耐磨性，这种性能可保持在600℃左右而不下降。

②具有高的疲劳强度和抗腐蚀性。在自来水、过热蒸气以及碱性溶液中都有良好的抗腐蚀性，与其他表面处理相比，渗氮后的工件表面的有更大的压应力，在交变负荷作用下，表现出更高的疲劳强度（提高15%～35%）和缺口敏感性，工件表面不易咬和，经久耐用。

③氮化处理的温度较低(450～600℃)，零件的变形极小，氮化后渗层直接获得高硬度，避免了淬火引起的变形。

钢的渗氮的不足之处：生产周期太长，渗速太慢（一般渗氮速度为0.01mm/h）；生产效率低，劳动条件差；氮化层薄而脆，氮化件不能承受太大的压力和冲击力。根据零件的工作条件和使用目的，钢的渗氮又分为抗磨渗氮和抗蚀渗氮两类。气体渗氮设备一般由氮化炉、供氨系统（液氨罐）、氨分解率测定系统和测温系统等组成。

在渗氮过程中，渗氮层表面氮浓度未达到α-Fe的溶解度极限前，渗层为α-Fe组织。氮在该条件下的扩散称为纯扩散，当氮浓度超过α-Fe溶解度，表面出现γ′相，此时扩散和相变同时进行，称为相变扩散。从上述过程可以看出，铁表面对氮原子的吸收能力，决定于温度、表面状态（表面洁程度、表面粗糙度及工件表面有无氧化膜等），对于钢而言，还同材质的化学成分（如含碳量、合金元素的含量等）有关。