نیتروژن‌ دهی پلاسمایی یکی از روش‌های مورد استفاده برای بهبود رفتار سایشی و خواص مکانیکی مواد به خصوص آلیاژ‌های پایه آهن است. در این تحقیق نمونه های فولاد گرم کار H11  AISIدر شرایط مختلف دما، زمان و ترکیب اتمسفر مورد عملیات نیتروژن دهی پلاسمایی پالسی قرار گرفته و تاثیر عوامل فرآیند بر مورفولوژی و سختی لایه های نیتریدی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش اشعه ایکس و ریز سختی سنجی بررسی شد. نتایج نشان داد که در زمان های طولانی نیتراسیون، ضمن افزایش عمق نفوذ نیتروژن، اندازه رسوبات نیتریدی تشکیل شده در سطح افزایش می‌یابد و این امر باعث کاهش چگالی رسوب ها و در نتیجه کاهش سختی سطح نمونه می‌گردد. با افزایش درصد نیتروژن در ترکیب اتمسفر سختی سطحی به علت افزایش مقدار فاز ε در سطح، افزایش می‌یابد ولی با افزایش دما و زمان نیتروژن دهی میزان فاز ε کاهش یافته و در مقابل مقدار فاز َγ افزایش می یابد که باعث کاهش سختی سطح می‌شود.