Le caratteristiche prestazionali dei nitruri di lega si riflettono principalmente nelle loro proprietà fisiche, chimiche e funzionali, come segue:
Proprietà fisiche
Elevata durezza e resistenza all'usura: i nitruri di lega (come ε-Fe₂₋₃N) hanno una struttura cristallina esagonale, una densità di circa 5,8 g/cm³ ed elevata durezza, che li rende adatti per composizioni di materiali resistenti all'usura-.
Proprietà magnetiche: ε-Fe₂₋₃N mostra ferromagnetismo a temperatura ambiente con un momento magnetico elevato.
Stabilità termica: i nitruri di lega mantengono la stabilità strutturale alle alte temperature, esibendo una buona stabilità termica.
Proprietà chimiche
Resistenza alla corrosione: i nitruri di lega (come Fe₆N₂) sono insolubili in acqua e resistenti ad acidi, alcali e altri prodotti chimici, rendendoli adatti ad ambienti corrosivi.
Sensibilità all'ossidazione: ε-Fe₂₋₃N si ossida facilmente in ossidi di azoto in presenza di ossigeno e richiede una conservazione sigillata.
Proprietà funzionali
Attività catalitica: le leghe di nitruro mostrano prestazioni eccellenti nella sintesi Fischer-Tropsch, nella sintesi dell'ammoniaca e nell'elettrocatalisi OER. I materiali su scala nanometrica possono essere utilizzati anche nella magnetoidrodinamica e nei supercondensatori.
Potenziale del magnete permanente: i magneti permanenti di ferro-azoto (come Fe₆N₂) sono considerati materiali candidati per sostituire i magneti permanenti-terre rare a causa della loro elevata anisotropia magnetocristallina e del basso costo, ma è necessario affrontare i problemi di coercività e equilibrio della rimanenza.
Applicazioni di ingegneria delle superfici: i trattamenti di nitrurazione (come la nitrurazione gassosa) possono migliorare la durezza superficiale (fino a HV950-HV1200), la resistenza all'usura e la resistenza alla fatica delle parti in acciaio, rendendole adatte per alberi motore, stampi, ecc.
Preparazione e caratteristiche strutturali
Struttura di fase regolabile: le leghe di nitruro contengono più fasi (come Fe₂N, Fe₃N, Fe₄N, Fe₆N₂) e le loro prestazioni possono essere ottimizzate controllando le condizioni di preparazione. Caratteristiche della lega interstiziale: la spaziatura interatomica relativamente ampia degli atomi di ferro (0,28-0,30 nm) favorisce la diffusione degli atomi di azoto.
