窒化炉内にワークを設置し、あらかじめ炉内を{{0}}~10-3Torr(mmHg)まで真空排気した後、N2ガスまたはN2 +H2を導入する方法です。混合ガスを導入し、炉を1～10Torrに調整し、炉本体を陽極、ワークを陰極に接続し、両電極間に数百ボルトの直流電圧を流します。このとき、炉内の N2 ガスが輝かしい放電を起こしてプラスイオンを生成し、作業面に移動します。瞬時にカソード電圧が急激に低下し、プラスイオンが高速でカソード表面に突入し、運動エネルギーをガスエネルギーに変換してワークの表面温度を上昇させます。窒素イオンの衝撃によりワーク表面のFe・CO等が飛散し、窒素イオンと結合してFeNとなり、徐々に窒化鉄がワークに吸着されて窒化します。イオン窒化は基本的に窒素を使用しますが、炭化水素ガスを添加するとイオン軟窒化も可能ですが、一般的にイオン窒化と呼ばれています。ワーク表面の窒素濃度を変えることで混合ガス（N2 + H2）の分圧比を調整します。純イオン窒化中、作業面上の単相 r' (Fe4N) 構造には 5.7-6.1%wt の N が含まれており、厚さは 10μm 以内です。この化合物層は強くて丈夫ですが、多孔質ではなく、脱落しにくいです。窒化鉄は常にワークに吸着され内部に拡散するため、表面から内部に向かってFeN→Fe2N→Fe3N→Fe4Nの順に構造が変化します。単相ε (Fe3N) には 5.7-11.0%wt の N が含まれ、単相 ξ (Fe2N) には 11.0-11.35%wt の N が含まれます。最初にイオン窒化します。 r相を生成し、炭化水素ガス系を添加してε相の化合物層と拡散層とします。拡散層の増加は疲労強度の向上に非常に役立ちます。耐食性はε相が最も優れています。
