硬さ、深さはその部品のいろいろの機械的性質の基本をなす重要な要素であり、また設計の目安となるものです。

　イオン窒化はグロー放電を利用する特殊な方法であるので、原則として使用する材料は選びません。どんな材料でも一応、窒化は可能ですが、やはりその材質によって窒素が入りやすいものと入りにくいものがあります。これはもちろん冶金的原則に基づいており、２元系（第１図参照）、３元系状態図が参考になります。

　第２図に、いろいろな材料の高度分布曲線を示します。

　第１表に、各種材料の最表面層（化合物層）の硬さを測定した結果を示します。炭素含有量、合金元素などにより大きく左右されますが、イオン軟窒化の場合は、表面硬さを高くすることができます。また、第２図より分かるとおり、窒化しやすい材料ややはりクロム系統であり、クロム量が関係していることが理解できます。これはクロムの窒化物によるもので、その関係を図示したのが第３図です。第３図には参考までにクロムを含有しているJISの工手の下段に付記してあるので、材料を選ぶ際に役立ちます。

　第４図は窒化鋼の硬度分布曲線を示しており、この曲線は従来のガス窒化の６０～９０時間に相当しています。

　第５図はステンレス鋼の硬度分布曲線を示しています。ステンレス鋼の表面を窒化軟化できれば、耐摩性、耐かじり性が向上し、用途は著しく拡大します。しかし、ステンレス鋼の表面は強固なCr酸化物を主体とした不動態被膜で覆われ、窒素の新入が妨げられるので、一般には窒化は困難とされています。表面酸化被膜を除くため、塩酸その他ハロゲン化合物で処理する方法、グリットブラストをかける方法があり、処理後ただちにリン酸処理し、リン酸塩として処理する方法か、Ｍａｔｃｏｍｉｚｉｒｇ法のように２段に分けて還元及び窒化を行っています。

　イオン窒化ではスパッタリング作用によって表面の酸化被膜が除去でき、窒素が侵入するので、従来の方法に比べて簡単に窒化が可能です。

　超高張力鋼の中で、マルテンサイト硬化鋼の窒化は従来折出温度より高く、経済的にも、技術的にも限界があります。従来のガス窒化の処理温度４８０℃以上では強度の低下を生じます。イオン窒化の場合、高電流グロー放電プラズマによって４００℃程度での温度で充分窒化することができ、表面硬さHν⋍１０００に、またベース硬さもHν⋍２００～３００上昇させることができます。これによって、折出硬化母材とともに硬化された表面の靭性が保たれることが保証できます。この操作によって、すべての材料の折出硬化と同様、表面硬化も付随して得ることができます。