بيشترين تحقيقات روي خواص خوردگي فولادهاي پلاسما نيتريده شده روي فولادهاي زنگ نزن انجام شده است . بهترين پاسخ به نيتريده کردن سطح فولادها هنگامي رخ ميدهد که عناصر آلياژي موجود در فولادها تمايل زيادي به نيتروژن داشته باشند که از جمله اين عناصر ميتوان از Cr ، Al ، Mo ، Mn ، V و Ti                 ميباشند        
 بي شک مهمترين عناصر در خواص خوردگي فولاهاي زنگ نزن نيتريده شده کروم و نيتروژن هستند که هر دو در افزايش مقاومت به خوردگي موضعي اين فولاد ها نقش دارند . کروم ميتواند با ترکيب شدن با اکسيژن يک لايه فشرده و پيوسته از اکسيدي محافظ روي سطح تشکيل دهد و از آسيب هاي خوردگي تا حد زيادي جلوگيري کند. نيتروژن در طول فرآيند خوردگي حل خواهد شد و با يون مثبت هيدروژن واکنش داده و NH4+ را تشکيل ميدهد . با وجود اين واکنش کاتدي [N] + 4H+ + 3e-            NH4+            ، PH موضعي افزايش پيدا کرده و پسيو شدن مجدد تا حد زيادي تسهيل ميگردد.
اما بايد توجه داشت که تاثير مثبت نيتروژن و کروم هنگامي انجام ميپذيرد که هر دو اين عناصر به صورت محلول جامد در ترکيب با يک ميزان حداقلي و يا حداقل بصورت تکفاز موجود باشند . اگر نيتريد کروم تشکيل شود لايه نيتريده شده از نيتروژن و کروم تهي خواهد شد که اين امر مانع تشکيل لايه هاي پسيو روي سطح و همچنين تخريب مقاومت به خوردگي فولادهاي زنگ نزن ميشود     .
نيتريده کردن فولادهاي زنگ نزن آستنيتي در دماي بالاي 500 (_ ^0)C ميتواند باعث افزايش چشمگير خواص سايشي و سختي سطح شود. اما مقاومت  خوردگي فولادهاي زنگ نزن آستنيتي پس از نيتريده کردن به شدت کاهش مييابد که اين امر ناشي از تشکيل نيتريد کروم و خالي شدن کروم در شبکه لايه نيتريده شده است . 
مطالعات اخير نشان ميدهد که تشکيل نيتريد کروم اگر دماي نيتريده کردن به کمتر از حدود 400 (_ ^0)C   کاهش يابد ميتواند کاهش يابد که اين امر ناشي از محدود کردن تحرک کروم است . همچنين  مشخص شده است که يک آستينت گسترش يافته که?_(N ) يا فاز S ناميده ميشود همزمان ميتواند در لايه نيتريده تشکيل شود . به دليل خواص برتر فاز S ، فولادهاي زنگ نزن آستينتي نيتريده شده در دماي پايين سختي سطحي بسيار بالا يک مقاومت سايش خوب و مهمتر از آن يک مقاومت به خوردگي عالي خواهند داشت ( حضور نيتروژن بصورت محلول جامد در فاز استينت باعث افزايش زياد مقاومت به خورگي فاز آستينت ميشود ).
در سال هاي اخير تلاش هاي زيادي در جهت پيشرفت خواص خوردگي و سازگاري با بدن فلزات و آلياژهاي استفاده شده در بدن بعنوان ايمپلنت انجام شده است . فولاد زنگ نزن 316L به طور گسترده اي در اتصالات زانو يا هيپ مصنوعي به عنوان اتصالات داخلي مورد استفاده قرار گرفته است . اين ايمپلنت ها بايد خواص مکانيکي بسيار بالايي در حد يا بالاتر از اجزاء آسيب ديده بدن داشته باشد . برخلاف ديگر فولادهاي زنگ نزن ، فولاد زنگ نزن 316L داراي خواص فرو مغناطيس نيست که اين اجازه ميدهد بيمار با اين نوع ايمپلنت تحت بررسي هاي رزونانس مغناطيسي قرار بگيرد . زنگ نزن بودن اين نوع فولادها ناشي از تشکيل فيلم اکسيدي نازک و چسبنده غني از کروم ميباشد . اما در نقائص سطحي مانند شيار ها و حفرات سرعت خوردگي موضعي ميتواند بطور چشمگيري افزايش يابد که اين امر ناشي از يک پسيو شدن مجدد غير کامل سطح ناشي از کمبود اکسيژن است       . با توجه به اين امر تلاش هايي جهت بررسي مقاومت به خوردگي فولادهاي زنگ نزن آستينتي از نوع 316 پلاسمايي نيتريده شده در سال هاي گذشته انجام شده است . با توجه باينکه نيتريده کردن سطح بصورت پلاسمايي تاثير چشمگيري روي افزايش خواص سايشي اين نوع فولاها دارد .
همچنين با توجه به مزاياي استفاده از ايمپلنت هاي متخلخل تلاش هاي اندکي در جهت نيتريده کردن پلاسمايي فولاد زنگ نزن 316L سينتر شده انجام گرفته است . عمليات نفوذي پلاسمايي روي مواد سينتر شده مزايايي را نسبت به روش هاي مرسوم مانند نيتريده کردن گازي يا حمام نمک دارد . در واقع نيتريده کردن با حمام نمک با توجه به حضور تخلخل در اين مواد مناسب نيست . پس از عمليات حمام نمک يک تميزکاري بسيار گسترده براي قطعات سينتر شده ضروري است زيرا نمک هاي باقيمانده داخل حفرات اين مواد ميتواند باعث خوردگي شود. در طول نيتريده کردن گازي نيز گاز به درون حجم ماده نفوذ ميکند که باعث يک سخت شدن نفوذي ميشود . اين امر در مواد سينتر شده به دليل وجود تخلخل و سطح بالا باعث ترد و شکننده شدن ميشود . حضور نيتروژن حل شده در مقياس بالا نيز منجر به تغييرات ابعادي غير مناسب ميشود . راه جلوگيري از اين مشکلات در روش هاي معمولي ذکر شده بستن حفرات و تخلخل هاي مواد سينتر شده است . اما نيتريد کردن پلاسمايي تاثير حفرات را روي لايه اصلاح شده کاهش ميدهد که باعث کنترل بهتر سختي و عمق نفوذ ميشود . بنابراين در اين روش بستن حفرات نياز نيست       .
در يکي از تحقيقات انجام شده فولاد زنگ نزن 316L بصورت پلاسمايي نيتريده شده و مورد بررسي قرار گرفته است . فرآيند نيتريده کردن پلاسمايي با استفاده از يک تجهيزات صنعتي با يک منبع قدرت پالسي مستقيم و يک محفظه با قطر 600 mm و ارتفاع 1200 mm انجام شده است دماي نيتريده کردن با استفاده از يک ترموکوپل در تماس با نمونه ها اندازه گيري شده است . قبل از نيتريده کردن جهت از بين بردن  فيلم اکسيدي سطح نمونه ها تحت فرآيند پاشش بمدت دو ساعت و با استفاده از يک مخلوط گازي 60% Ar و 40% N2           قرار گرفتند . پارامترهاي فرآيند نيتريده کردن در جدول           آمده است .

در شکل          تصوير SEM سطح مقطع نمونه ، ريز ساختار نمونه نيتريده شده در دماي 410 (_ ^0)C را نشان ميدهد ، در جاييکه دو لايه مشخص شده است و ضخامت کل تقريبا"  6 ?mميباشد . در اين شکل ترکيب شيميايي متوسط  مطابق با هر لايه از منطقه نيتريده شده مشخص شده است . ميکرو آناليز EDS از دو لايه يک اختلاف غلظت نيتروژن را بين آن ها نشان ميدهد که غلظت بالاتر 22.5% نيتروژن مربوط به لايه بيروني و تنها 9.3% نيتروژن براي لايه داخلي تعيين شده است .

طيف پراش اشعه ايکس فولاد زنگ نزن 316L بدون عمليات و در حالت نيتريده شده پلاسمايي در 310 (_ ^0)C         در شکل             نشان داده شده است . پيک هاي مشاهده شده در فولاد زنگ نزن نيتريده نشده مربوط به ساختار آستينتي ميباشد . اما براي نمونه نيتريده شده پلاسمايي يک دسته پيک ها مشاهده ميشود که منطبق باهيچ پراشي از استاندارد اشعه ايکس ASTM نميباشند . اين پيک ها متعلق به يک فازشبه پايدار است که آستينت گسترش يافته  ?_N يا فاز S ناميده ميشود . نشان دهنده گسترش يک شبکه است که ناشي از شرکت نيتروژن در مکان هاي بين بشين ساختار آستينتي fcc است . پراش اشعه ايکس همچنين  در کنار فاز آستينت گسترش يافته که پيک ضعيف نيتريد کروم را نشان ميدهد .

پروفيل عمق سختي نمونه نيتريده شده در شکل                بوسيله انجام دادن تست سختي Knoop تعيين شده است . نزديک سطح لايه نيتريده شده در فاصله  1 ?mاز سطح مقدار بدست آمده که حدود 17.7 GPa                  بوده است منطبق با مقادير سختي متوسط دو لايه ميباشد و ميتواند به تشکيل فاز آستينت گسترش يافته سخت که يک محلول جامد فوق اشباع نيتروژن در آستينت است وحضور نيتريد کروم مربوط شود .

شکل             منحني هاي پلاريزاسيون نمونه هاي 316L عادي و نيتريده شده در يک محلول هوا دهي شده کلريد سديم 9 g/l (سرم فيزيولوژيکي ) در PH برابر 6.3 و دماي 37 (_ ^0)C   را نشان ميدهد . منحني پلاريزاسيون آندي فولاد زنگ نزن 316L نيتريده شده ميتواند به دو منطقه تقسيم شود . در منطقه اول حل شدن فولاد 316L بطور سينتيکي محدود شده و جريان آندي به آرامي با پتانسيل افزايش مييابد . که نشان دهنده يک رفتار شبيه پسيو است . در نهايت يک ناحيه ترنس پسيو وجود دارد که در پتانسيل بحراني (Epit ) شروع ميشود . در جاييکه افزايش سريع در مقدار جريان ناشي از شکست لايه پسيو رخ ميدهد . اين پديده معمولا" بعنوان خوردگي حفره اي شناخته ميشود و پتانسيلي که در آن يک افزايش سريع از چگالي جريان رخ ميدهد معمولا" بعنوان پتانسيل حفره اي شدن يا پتانسيل شکست ناميده ميشود .

جدول           نتايج خوردگي تعيين شده از آزمايش هاي بالا را نشان ميدهد . اين نتايج نشان ميدهد که         نيتريده شده تقريبا" مقاومت به خوردگي مشابهي با فولاد زنگ نزن 316L عادي دارد . بعنوان يک نتيجه از فرآيند نيتريده کردن پتانسيل خوردگي فولاد زنگ نزن 316L عادي کمي به سمت پتانسيل هاي مثبت انتقال پيدا ميکند . چگالي جريان خوردگي کاهش مييابد و مقاومت پلاريزاسيون  افزايش مييابد . عليرغم اين پيشرفت هاي جزئي گسترش و بهبود خواص مکانيکي بطور دلخواه و منطق با شرايط آزمايش نبوده است و قابليت استفاده در شرايط ارتوپدي را ندارد .

دليل اصلي اين رفتار ناشي از تشکيل نيتريد کروم در لايه ترکيب ميباشد که باعث خالي شدن کروم از داخل شبکه ميشود . اگر درصد کروم زير 11-12% در اين منطقه باشد گفته ميشود که فولاد حساس شده است و سپس هنگاميکه در معرض يک محيط خورنده قرارميگيرد  با مکانيزم خوردگي گالوانيک مورد حمله واقع ميشود . 
تمايل به خوردگي حفره اي ميتواند از مقادير مربوط به پتانسيل حفره دار شدن که در جدول              معين شده بررسي شود . اگر پتانسيل حفره دارشدن نزديک به پتانسيل خوردگي باشد پلاريزاسيون کوچکي نياز است تا تشکيل حفره ها آغاز شود. بنابراين نمونه هايي که تمايل زيادي به نشان داده حفره دار شدن دارند مقادير Epit – Ecorr کوچکي دارند .
نمونه هايي که بطور سطحي خورده شده اند با استفاده از SEM مورد بررسي قرار گرفته و مورفولوژي  سطحي آن ها در شکل             آمده است . خوردگي حفره اي گسترده اي براي نمونه هاي فولاد زنگ نزن 316L نيتريد شده رخ داده است . اين نتايج نيز رسوب نيتريد کروم در زمينه آستينت گسترش يافته را پيشنهاد ميکند . ريز ساختار غيرهموژن خوردگي را به دليل واکنش سلول الکتروليتيکي بين ذرات فاز ثانويه و شبکه افزايش ميدهد . درحاليکه يک ساختار  هموژن از واکنش سلول داخلي مصون است . بنابراين با رسوب نيتريد کروم و خالي شدن شبکه از آن سلول هاي گالوانيک موضعي بوجود ميايد که خوردگي حفره اي را بيشتر ميکند    .

فولاد زنگ نزن مارتنزيتي 420 بطور گسترده اي در ساخت پره هاي توربين و اجزاء شير به دليل مقاومت به خوردگي بالا مقاومت به شوک و پلاستيسيته بالا مورد استفاده قرار ميگيرد . اما سختي و مقاومت به سايش پايين گاهي کاربردهاي صنعتي آن را محدود ميکند . بر خلاف فولادهاي زنگ نزن آستينتي تنها تعداد کمي تحقيق روي نيتريده کردن پلاسمايي دماي پايين فولادهاي زنگ نزن مارتنزيتي بخصوص 420 انجام شده است. 
در تحقيقي رفتار فولاد زنگ نزن مارتنزيتي 420 نيتريده شده پلاسمايي با منبع قدرت مستقيم پالسي در دماهاي 350 ، 450 و 550 درجه سانتيگراد انجام شده است . ميکروسختي روي مقطع نمونه ها بر حسب عمق آنها انجام شده که در شکل            پروفيل سختي بر حسب عمق ملاحظه ميشود . نتايج نشان دهند ه رشد سختي قابل ملاحظه در اثر نيتريده کردن مخصوصا" در دماهاي پايين تر است .  در يک عمق معين (حدود 100 ?m  ) زير سطح نمونه نيتريده شده سختي نمونه به تدريج باعمق کاهش پيدا ميکند . اين رفتار احتمالا" ناشي از لايه نفوذي نيتروژن است .

آناليز متالوگرافي نشان ميدهد که سطح همه نمونه هاي نيتريده شده در دماهاي مختلف شامل دو لايه است : يک لايه ترکيبي در بالا و يک لايه نفوذي هيدروژن در پايين . با اچ کردن مرز واضحي بين لايه ترکيبي ولايه  نفوذي نيتروژن براي همه نمونه هاي نيتريد شده وجود دارد که در شکل                ديده ميشود .مشخص است که لايه ترکيبي و لايه نفوذي هيدروژن با سرعت هاي مختلفي خورده ميشوند . ضخامت متوسط لايه هاي ترکيبي اندازه گيري شده برابر 90 ، 105 و 130 ميکرومتر براي نمونه هاي نيتريده شده در دماهاي 350 ، 450 و 550 درجه سانتيگراد ميباشد . عمق منطقه نفوذي به دليل مشخص نبودن يک مرز مشخص قابل اندازه گيري نيست .

ترکيب شيميايي فازها در لايه نيتريده بوسيله آناليز اشعه ايکس بررسي شده که نتايج آن در شکل         آمده است . شکل         نمونه نيتريده نشده را نشان ميدهد که داراي فاز ? (مارتنزيت) است . شکل      نمونه نيتريده شده در 350 (_ ^0)C را نشان ميدهد که بخش اصلي آن شامل نيتريد آهن ? است . در همين شکل در 42.80 يک پيک از محلول جامد فوق اشباع نيتروژن موجود است و اين پيک با هيچ فاز ممکن از قبيل آهن نيتريد آهن و نيتريد کروم در سطح نيتريده شده منطبق نيست . اين فاز ميتواند بعنوان مارتنزيت گسترش يافته يا ?_N   تلقي شود. فاز مارتنزيت گسترش يافته و نيتريد کروم ? باعث بوجود آمدن مقادير سختي سطحي بالا شدند .
فاز غالب در لايه سطح نيتريده شده 450 (_ ^0)C   نيتريد آهن?^'  ميباشد و مقدار نيتريد آهن ? خيلي کمتر از سطح نيتريده شده در 350 (_ ^0)C ميباشد . نيتريد کروم نيز روي سطح مشخص شد . مارتنزيت گسترش يافته بدليل اينکه پيک هايش روي نيتريد آهن ? و نيتريد کروم ميافتد دقيقا" نميتواند تعيين شود اما انتظار حضور آن در اين دماي نيتريده کردن وجود دارد .
 مقدار نيتريد آهن?^'    روي لايه سطحي نيتريده شده در 550 (_ ^0)C بيشتر افزايش يافته و مقدار نيتريد آهن ? کاهش چشمگيري دارد تا آنجا که تقريبا" پيک هاي ? ناپديد شده اند .پيک مربوط به مارتنزيت گسترش يافته نيز از بين رفته است و نيتريد کروم درلايه نيتريده مشخص شده است . به نظر ميآيد نيتروژن با کروم در طول نيتريده کردن در 550 (_ ^0)C واکنش داده و مستقيما" رسوب نيتريد کروم را ايجاد کرده است . بنابراين مقدار نيتروژن در محلول جامد کاهش مييابد و گسترش شبکه نيز از بين ميرود و پيک پراش اشعه ايکس بجاي قبلي خود ( مارتنزيت ) منتقل ميشود .

مورفولوژي سطح خورده شده نمونه هاي عادي و نيتريده شده پس از 120 ساعت تست کردن در بخار نمکي در شکل      نشان داده شده است . زنگ آهن قرمز و خوردگي حفره اي شديد ميتواند روي نمونه هاي نيتريده شده در 450 و 550 درجه سانتيگراد همانند نمونه بدون عمليات ديده شود و بيشترين آسيب خوردگي روي نمونه نيتريده شده در 550 (_ ^0)C رخ ميدهد . اما رفتار خوردگي حفره اي نمونه نيتريده شد در 350 (_ ^0)C بطور مشخص افزايش يافته است .

شکل         مورفولوژي سطحي نمونه هاي عادي ونيتريده شده را پس از تست پاشش نمکي و پس از برداشتن محصولات خوردگي نشان ميدهد . مطابق با شکل       نمونه نيتريده شده در 550 (_ ^0)C بيشترين خوردگي را دارد و تعداد زياد و عميقي حفره هاي خوردگي روي سطح ديده ميشود. حفرات خوردگي روي نمونه هاي نيتريده شده در 450 (_ ^0)C داراي اندازه کوچکتر و پراکنده تر هستند . نمونه هاي نيتريده نشده و نيتريده شده در 350 (_ ^0)C نيز تحت خوردگي حفره اي هستند اما حفرات خوردگي روي نمونه نيتريده شده کوچکتر و کمتر از نمونه نيتريده نشده است .

نيتريده کردن در 450 و 550 درجه سانتيگراد مقاومت خوردگي نمونه هاي فولادي 420 را بدليل تشکيل نيتريد کروم و خالي شدن کروم درمحلول جامد لايه نيتريدي را کاهش ميدهد . اما نيتريده کردن پلاسمايي در 350 (_ ^0)C مانع تشکيل نيتريد کروم ميشود و تشکيل فازهاي پايدار نيتريد آهن ? و مارتنزيت گسترش يافته روي سطح نيتريده شده را پيشرفت ميدهد . بنابراين باعث افزايش قابل ملاحظه  در خواص خوردگي فولاد 420 ميشود .

شکل       منحني هاي پلاريزاسيون آندي براي نمونه هاي فولاد زنگ نزن مارتنزيتي 420 عادي و نيتريده شده پلاسمايي را نشان ميدهد . ميتوان ملاحظه کرد که نمونه نيتريده نشده يک منطقه پسيو مشخص ندارد و پتانسيل خوردگي آن -0.58 V است . نمونه نيتريده شده در 550 (_ ^0)C نيز منطقه پسيو ندارد که اين امر ناشي از تشکيل نيتريد کروم و تخليه کروم در محلول جامد لايه نيتريده است که با خوردگي حفره اي همراه ميباشد . براي نمونه نيتريده شده در 350 (_ ^0)C پتانسيل خوردگي -0.52 V است و منحني پلاريزاسيون يک منطقه پسيو مشخص را نشان ميدهد . منحني هاي پلاريزاسيون در شکل          که پتانسيل حفره دار شدن 0.05 V براي نمونه نيتريده شده در 350 (_ ^0)C است . که خيلي بيشتر از پتانسيل هاي خوردگي نمونه نيتريده نشده و نيتريده شده در 550 (_ ^0)C است .

عليرغم کارهايي که روي خواص خوردگي فولادهاي زنگ نزن نيتريده شده پلاسمايي انجام شده کارهاي بسيار محدودي روي خوردگي ديگر فولادهاي نيتريده شده انجام گرفته است . يک از اين تحقيقات تاثير نيتريده کردن پلاسمايي روي خواص خوردگي فولاد فريتي کربن بالاي کم آلياژ SAE 52100 را بررسي کرده است . اين فولاد بيشتر در آمريکا مورد استفاده قرار ميگيرد . 
در اين مورد نيتريده کردن پلاسمايي در يک منبع قدرت پالسي مستقيم در زمان هاي متفاوت و در دماهاي 450 ، 500 و 560 درجه سانتيگراد انجام شده است . گاز مورد استفاده ترکيبي از 65% H2 و 35% N2 انتخاب شده و اين عمليات در بازه ولتاژي 540-710 V مستقيم و فرکانس 10 Hz و دوره کاري 66% صورت گرفته است . 
فازهاي ايجاد شده در زمان هاي مختلف روي سطح نيتريده شده با استفاده از پراش اشعه ايکس در شکل         مشخص شده اند .در نمونه نيتريده نشده تنها پيک آهن آلفا ديده مي شود. براي نمونه نيتريده شده در 450 (_ ^0)C ، تنها پيک هاي ضعيف نيتريد آهن ?^' بهمراه پيک قوي آهن آلفا ديده ميشود . نيتريده کردن پلاسمايي در دماهاي 500 و 560 درجه سانتيگراد باعث تشکيل مقادير کمي نيتريد آهن ? در کنار نيتريد آهن?^' و آهن الفا شده است . بايد در نظر داشت که شدت پيک هاي نيتريد آهن با زياد شدن زمان نيتريده کردن در يک دماي خاص افزايش مييابد .

نمونه هاي نيتريده شده تحت تست پلاريزاسيون در يک محلول کلريد سديم 3.56% قرار گرفتند. دياگرام هاي مربوط به پلاريزاسيون در شکل       نشان داده شده اند . اين منحني هاي مربوط به نمونه عادي و نمونه هاي نيتريده شده براي 3h و در دماهاي مختلف است . نتايج حاصل از اين تست هاي پلاريزاسيون در جدول        نمايش داده شده است . ملاحظه ميشود که با افزايش دماي نيتريده کردن پتانسيل خوردگي افزايش مييابد . اين مسئله در جايي است که چگالي جريان خوردگي و سرعت خوردگي کاهش مييابد و مقاومت پلاريزاسيون روند رو به رشد دارد . معناي دقيق اين حرف افزايش مقاومت به خوردگي با نيتريده کردن است .

همچنين وقتي که رفتار نيتريده کردن براي 1 و 5 ساعت بررسي شود اين روند قابل مشاهده است . پديده مقاومت به خوردگي ميتواند حضور يک لايه فشرده روي سطح مربوط شود . از آنجا که نيتريد يک فاز نجيب است تشکيل نيتريد بيشتر ميتواند به پوشش سطح از حملات خوردگي کمک کند و با اين دليل با افزايش زمان و دماي نتيريده کردن مقاومت خوردگي افزايش مييابد . هنگاميکه نيتريد افزايش مييابد از تکه هاي پراکنده روي سطح بسمت يک طبيعت واحد پيش ميرود .

شکل          تغييرات پتانسيل خوردگي و سرعت خوردگي با زمان نيتريده کردن را براي چند دماي مختلف نشان ميدهد . مي بينيم که با افزايش زمان و دماي نيتريده کردن پتانسيل خوردگي افزايش يافته است . سرعت خوردگي روند معکوسي را دنبال ميکند و نهايتا" کاهش شديدي در سرعت خوردگي پس از نيتريده کردن پلاسمايي را نشان ميدهد . افزايش در پتانسيل خوردگي بهمراه افزايش زمان نيتريده کردن احتمالا" مربوط به افزايش حجم بخش نيتريدهاي تشکيل شده در دما و زمان بالاتر نيتريده کردن برميگردد  .  
?m