工件在离子氮化过程中，工件利用离子轰击自升温，其被加热过程有别于气体氮化。
离子渗氮又称辉光渗氮，将待处理工件放入离子氮化炉中，以工件为阴极以离子氮化炉壁为阳极，通入含氮的气体0.1torr~10torr（1 torr = 133.33 Pa），在工件和炉壁之间加上几百伏的直流电压，利用辉光放电效应两级之间的稀薄气体被电离产生辉光放电，此时炉内的气体被电离，大量的离子和电子充斥在炉体内。
正离子会向工件（阴极）运动，电子则飞向炉壁（阳极），正离子在运动中又会不停地撞击气体分子产生新的正离子和电子，电子在运动的过程中使炉内的气体分子持续不断地被激发和游离，这样工件和炉壁之间就有了持续的电流通过，气体此时变得跟导体一样，正离子在电场的加速下射向阴极（工件），并在阴极位降区内多次和中性气体粒子碰撞，这样中性气体粒子就和正离子具有相近的能量到达工件表面，中性粒子和正离子撞击工件表面动能转化为热能，工件温度升高。
离子渗氮是通过高密度的辉光放电加热零件，电能利用率较高，与其他渗氮法所用的外热式装置相比，耗电较少。零件在辉光放电时加热的特点主要包括三种能量变换阶段，即电能到离子、中性气体原子的动能再到加热零件的热能，零件自升温和散热达到平衡时，即温度达到均匀性。零件自升温的特点也带来零件温度不均的现象，由于装炉不规范，工件形状复杂等，当自产热大于散热时，便会出现工件与工件或工件自身不同部位的温度不均匀现象。
