在生產上經常要對合金鋼零件采用滲碳淬火工藝處理，以達到提高表面強度和硬度、改善耐磨性的要求，但經過滲碳淬火處理后的鋼件形變量較大，還需增加后續的加工處理等工序，很難最終加工成形。同滲碳處理的工件相比，經滲氮處理后的工件變形較小，能較好地解決上述問題，而且，滲氮層的耐磨性能比滲碳層好，硬度也較高。但是，滲氮處理工藝周期比滲碳長，以滲層0.5mm為例，用時要長達50h，如果將輔助時間計算在內，工藝時長將達3到4天，這將浪費大量的工時、電耗與氨氣。另外，滲氮層比滲碳層淺，因而承載及抗沖擊載荷能力也比較弱，必須使滲氮深層達到0.55mm以上，才能有效改善滲層的抗沖擊及承載能力。

研究表明，在滲氮過程中添加稀土，能夠有效提高滲速和滲層硬度，使得滲層加厚，并使組織改善，因而具有催化與微合金化雙重作用。實踐證明，稀土元素加入滲氮過程能夠有效降低滲氮溫度；能夠大幅提高設備及工件夾具的使用壽命；能夠提高零件的彎曲疲勞、接觸疲勞強度和耐磨性，因此，添加稀土是使滲氮工藝提高到一個新水平、使產品質量大幅提升的重要技術手段。

稀土元素的上述作用是由于以下原因：稀土元素原子半徑比鐵原子大40%左右，一旦滲入到鋼的表面，會引起周圍鐵原子點陣的畸變，進而使得缺陷密度增加，即產生新的更多的晶體缺陷，有利于氮原子的吸附和擴散，從而使間隙原子在畸變區富集。同時，稀土元素滲入到鋼件表面后，會在短時間內在鋼件表面形成一個高的氮濃度，從而形成一個高的氮勢和濃度梯度，使得氮原子迅速向里擴散，進而使化學熱處理過程明顯加快，且使得滲層組織細化，滲層性能得到改善。

稀土在滲氮時的催滲效果遠大于滲碳的效果，究其原因，是滲氮的溫度通常在α-Fe相區，稀土元素在這一相區內的滲入阻力要遠小于γ-Fe相區，稀土在滲氮時滲入量比滲碳時多，因而催滲效果較好。

稀土滲氮具有十分顯著的節能效果和經濟效益。采用常規滲氮工藝，一般的合金結構鋼，當滲層0.3mm時，保溫時間一般需要30h以上。如采用稀土滲氮工藝，在相同溫度條件下配合使用循環加熱的保溫滲氮工藝，則保溫時間只需14h，比常規滲氮技術的保溫時間縮短16h，節省53%的用時，因而能夠節省40%用電、減少氨氣消耗約35%，減少廢氣排放約35%。滲層要求0.6mm時，可縮短保溫時間約40%。我國是機械制造大國，采用氣體滲氮的企業數以千計。據估算，如果全行業在滲氮過程中采用稀土催滲技術，可節電2.250×108kW·h，相當于9萬噸標準煤，減少CO2排放8萬噸，“節能減排”的功效十分顯著。與此同時，鋼件質量也將大幅度提高，強度、硬度及表面耐磨性能大大加強，實現高效利用及延長壽命。因此，大力推廣稀土滲氮技術意義重大。