分析钢在氮化热处理过程中的应力分布和变化，使其合理分布，对于提高产品质量具有深远的现实意义。例如，表面残余压应力的合理分布对零件使用寿命的影响已引起广泛关注。钢的氮化热处理应力，在工件的加热和冷却过程中，由于表面层和型芯的冷却速度和时间不一致，会形成温度差，这将引起不均匀的体积膨胀和收缩并产生应力，即热应力。
氮化热处理淬火零件的局部位置（由几何结构决定），在高温临界温度区域的冷却速度明显减慢，因此没有硬化。大型不可硬化部件中产生的横向和纵向劈裂是由以热应力为主要成分的残余拉伸应力作用在淬火部件的中心以及淬火部件末端的截面中心引起的。氮化热处理淬火部分首先形成裂纹，是由内而外膨胀引起的。为了避免这种裂纹，经常使用水油双液淬火工艺。
因此，氮化热处理回火温度应根据基体性能和渗透层性能的要求综合确定。淬火和回火后，理想的组织是细小且均匀分布的索氏体结构，不允许有更多的自由铁素体。回火引起的脱碳对浸渗层的脆性和硬度有很大的影响，因此回火前的工件应有足够的加工余量，深圳专业氮化热处理厂家以确保在加工过程中可以完全去除脱碳层。渗氮后对变形有严格要求的工件应在精加工前稳定一次或多次（例如精磨）。
稳定温度应低于回火温度且高于氮化温度。氮化热处理工具钢氮化前的预热处理工艺一般采用淬火+回火处理。不锈钢氮化前的预热处理工艺一般采用淬火+回火，深圳专业氮化热处理目的是消除加工应力，改善组织。退火可用于硬度要求较低的工件。奥氏体不锈钢通常通过固溶处理。球墨铸铁的预热处理大多采用正火处理。钛合金中更常使用退火，而结构钢中很少使用退火处理。
