氮化是指让氮气进行扩散渗透，从而生成硬质氮化物，这一工艺在最初开发出来时，是使用氨气进行处理。氮化的主要目的是提升耐磨性，软氮化则是以提升耐疲劳性为目的。渗硫氮化则是以提升耐烧结性为目的。
氮化及软氮化是在低于钢材相变临界温度的温度下进行处理，相比于需要在高于临界温度的条件下进行的渗碳淬火，热变形较小。此外，由于是通过生成氮化物实现硬化，因此适用材料广泛也是其特征之一。也可适用于钛合金等。
氮化处理方法如【表1】所示。
【表1】氮化处理的种类
处理方法 | 反应材料 | |
氮化处理 | 气体氮化 | 氨气（NH3） |
等离子体氮化 | 氮气（N2）+ 氢气（H2） | |
NH3分解气体 | ||
软氮化处理 | 气体软氮化 | NH3+吸热型相变气体（RX） |
NH3+甲醇分解气体 | ||
固体尿素（CO（NH2）2）的分解气体 | ||
氮基（N2+NH3+CO2+H2） | ||
盐浴软氮化 | 氰盐（CN、CNO） | |
渗硫氮化处理 | 气体渗硫氮化 | NH3+CO2+H2S |
N2+NH3+CO2+硫磺片（S） | ||
盐浴渗硫氮化 | 氰盐（CN、CNO）+硫化物 | |
（1）气体氮化
最初开发出的工艺方法，单纯只是在氨气中进行加热。氨气接触到被加热后的钢材表面，被分解为激活后的原子态氮和氢，氮扩散到钢材中，然后生成氮化物实现硬化。
（2）等离子体氮化（离子氮化）
在减压后的真空槽中，以处理对象作为阴极，以炉体作为阳极，向炉内通入氮气和氢气，施加数百伏的电压，则阴极侧会发生辉光放电。因此而带上+电荷的氮离子与氢离子会与作为阴极的工件发生碰撞。工件因碰撞而升温，进而生成氮化物并扩散到内部。
（3）气体软氮化
软氮化是指让碳与氮同时进行扩散渗透的处理工艺，其目的在于提升耐疲劳性。加工时是使用尿素的分解气体或向氨气中添加二氧化碳后的气体。
（4）盐浴软氮化
由德国德固赛（Degussa AG）开发出的，向NaCN与KCNO的混合浴中吹入空气的“氰化钾盐浴”工艺最为有名。
（5）渗硫氮化
这一工艺同时进行扩散渗硫处理，目的在于让工件具备耐磨性和滑动特性。
