离子氮化炉一般使用无水氨气（或氨+氢，或氨+氮）作为供氮介质。整个氮化过程可分三个阶段。

　　(1)氨的分解

　　氨是一种很不稳定的气体，在一定条件下易于分解。它的分解率随温度的升高而增加，在400～600℃温度范围内，它的自然分解率可趋向全部分解，其分解反应如下：

　　2NH3=2[N]+6[H]

　　氨气中分解出的活性氮原子是新生态的氮原子，具有很大的化学活性，部分被工件表面吸收，然后从表面向内部扩散，剩余的[N]很快结合成分子态的N2与H2等一起从废气中排出，所以氨分解式实际上是：

　　2NH3=2[N]+6H=3H2+N2

　　为了使氮化作用继续不断地进行下去，必须连续地输入氨气，不断地产生活性氮原子。

　　(2)钢件表面吸收氮原子

　　活性氮原子被钢件表面吸收后，溶入铁素体中形成含氮量较高的铁素体，过饱和后又形成氮化物。

　　(3)扩散

　　钢件表面吸收氮原子以后，在表面和里层存在着氮浓度梯度，促使氮原子从表面向里扩散，形成一定厚度的氮化层。