气体渗氮在生产中的应用已有半个世纪的历史，工艺比较成熟。通常采用的介质为氨气，在渗氮温度400~500℃下，当氨与铁接触时就分解出氮原子固溶于铁中。也可以产生氮分子及氢分子，化学表达式如下：

2NH₃→3H₂+2[N]

2NH₃→3H₂+N₂

气体渗氮可根据零件的形状、大小等选用RJJ系列井式电炉、RJX系列箱式电炉及钟罩式电炉。

(1)气体渗氮工艺参数渗氮温度、渗氮时间和氨分解率是气体渗氮三个重要的工艺参数。它们对渗氮速度、渗层深度、渗层硬度、硬度梯度以及脆性都有极大影响。

渗氮温度的提高会促进氮原子的扩散，所以，渗层深度会随温度的增加而加深，渗层硬度会下降，这是因为产生高硬度的细小氮化物会随温度的升高而长大的缘故。在480～530℃渗氮时，渗层可获得很高的硬度。

随时间的延长，渗层深度加深，但由于氮化物的集聚长大会使渗层硬度下降，尤其是温度较高时则更为明显。

氨分解率会影响钢件表面的吸氮能力，对渗层深度和硬度也有影响。当氨分解率低时(10%~40%)，分解出的活性氮原子多被钢件表面吸收。当分解率超过70%时，由于气氛中大量的氢和氮的分子滞留在工件表面，阻碍了氮原子的吸收，因而使渗氮量下降。

(2)典型渗氮工艺

1)一段渗氮法：一段渗氮法也称为单程渗氮法、等温渗氮法。渗氮温度为480~ 530℃。

2)二段渗氮法：二段渗氮法是将模具先在较低温度下（一般为490~530℃）渗氮一段时间，然后提高渗氮温度到535~550℃再渗氮一段时间。在渗氮的第一阶段，模具表面获得较高的氮浓度，并形成含有弥散度、高硬度氮化物的渗氮层。在第二阶段，氮原子在钢中的扩散将加速进行，以便迅速获得一定厚度的渗氮层。