离子渗氮又称辉光渗氮，是利用辉光放电原理进行的。辉光放电是当气体越过电晕放电区后，若减小外电路电阻，或提高全电路电压，继续增加放电功率，放电电流将不断上升。同时辉光逐渐扩展到两电极之间的整个放电空间，发光也越来越明亮。当电子能f提高，也就是增强电场的操作参数，则能使电晕放电过渡到辉光放电。

离子渗氮向工件表面渗入的氮原子，不是像一般气体那样由氨气分解而产生的，而是被电场加速的粒子碰撞含氮气体分子和原子而形成的离子在工件表面吸附、富集而形成的活性很高的氮原子。

离子渗氮时，工件放在炉内的阴极盘上，接上电源抽真空，当炉内压力降到6Pa左右时，充入氨气，使炉内压保持在1.3×10²—1.3×103Pa范围内。由于炉内压力低，随后又经过加热作用，进入炉内的氨气将发生分解：2NH₃=N₂ 3H₂炉内反应所得到的气体的体积分数为25%N₂和75%H₂的低压环境。

在以含氮气体的低真空炉体内的条件下，气源通常采用纯氨，也可采用分解氨。把金属工件作为阴极炉体为阳极，在阴极(工件)与阳极(炉体)之间加上高压(300～900V)直流电源后，稀薄气体被电离并产生辉光放电，形成氮、氢阳离子，在阴阳极之间形成等离子区。在等离子区强电场作用下，氮和氢的正离子以高速向工件表面轰击。离子的高动能转变为热能，加热工件表面至所需温度。氮、氢等正离子在电场的加速下轰击零件表面，产生很大热量以加热零件，同时使部分铁原子溅射出来与氮结合生成FeN由于离子的轰击，工件表面产生原子溅射，因而得到净化，同时由于吸附和扩散作用，继而分解出活性氮原子向工件内部扩散而形成氮化层。其在工件表面形成渗氮层，主要有能量转换、阴极溅射、凝附等具体过程的发生。