渗氮时钢中的合金元素改变氮在α相中的溶解度，它们能溶解于ε相和γ相中，同时也能单独的氮化物。过渡族金属钨、钼、铬、钒溶解在铁素体中，提高氮在α相中的溶解度，锆和铌的影响很小。例如：在550℃铁素体中的含钼量为1.2%（重量）时的含氮量为0.62%，而当钼为6.54%时，氮为0.73%。氮在合金结构钢（38Cr、30CrMo、18Cr₂Ni₄WA、38CrMoAlA等）的铁素体中的溶解度为0.2~0.5%，而在工业纯铁中仅为0.11%。氮在0Cr13钢的固溶体中的溶解度可达1.9%。
        钢渗氮时在γ相和ε相中部分铁原子被合金元素置换，形成复合氮化物或碳氮化合物的合金化提高了它离子渗氮后的硬度和耐磨性。          合金钢渗氮时可能形成合金氮化物，它具有高硬度、高熔点和高脆性。氮化物的稳定性和碳化物一样，按下列顺序依次递增：Ni→Co→Fe→Mn→Cr→Mo→W→Nb→V→Ti→Zr。形成氮化物的难易程度也是按此次序变化。
        合金元素对离子渗氮层的硬度和深度有很大影响。氮渗入纯铁中对硬度提高不明显，可是几乎所有的合金元素都明显的提高表面硬度和它界面上的硬度。渗氮层的高硬度和α固溶体中析出弥散的合金氮化物有关，这些氮化物引起机体晶格畸变，阻碍塑性变形。所有合金元素在不同程度上降低了氮在α相中的扩散系数，因此也减少了它的渗层深度。
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