L'objectif de ce travail était double : le développement d'un réacteur d'implantation par immersion plasma et l'analyse des mécanismes de nitruration. En ce qui concerne la nitruration des aciers, nous avons montré que des traitements de nitruration au potentiel flottant à des températures aussi basses que 300°C étaient réalisables dans le réacteur URANOS avec des longueurs de diffusion de plusieurs centaines de microns. Pour les aciers faiblement alliés, les diffusions réalisées à 380°C, conduisent à une amélioration notable des propriétés mécaniques de surface. Dans le cas des aciers inoxydables, des couches très dures d'austénite dilatée sont formées en surface. Le second objectif de cette thèse était le développement d'un nouveau réacteur d'implantation par immersion plasma. A basse température l'implantation d'azote sur des aciers entraîne la formation d'une couche dure de surface. La grande originalité du réacteur que nous avons développé est de pouvoir réaliser des implantations à température élevée. Nous avons ainsi pu montrer qu'à 900°C, sur des alliages base titane, on peut réaliser la croissance de films épais de TiN et Ti2N.