氮化熱處理也稱為滲氮，是一種向鋼的表面層滲入氮原子的化學熱處理工藝。

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氮化處理的目的是提高鋼的硬度、耐磨性、疲勞強度和抗腐蝕性，氮化后的工件表層硬度可以達到1000～1200HV，相當于65～72HRC，而且這種硬度可以保持到500℃～600℃不降低，因此氮化后的工件具有很好的熱穩定性，此外，氮化層還能形成一層致密的氮化物薄膜，使工件具有良好的耐腐蝕性能。
氮化熱處理方法主要有氣體滲氮和離子滲氮，氣體滲氮是在預先已排除了空氣的井式爐內進行的，將工件放在密封的爐內加熱，并通入氨氣。氨氣在380℃以上就能分解出活性氮原子，活性氮原子被鋼的表面吸收，形成固溶體和氮化物，隨著滲氮時間的增長，氮原子逐漸往里擴散，獲得一定深度的滲氮層。
氮化溫度一般為510～520℃，滲氮時間較長，一般為20～50h，滲層深度為0.4～0.6mm。氮化前零件須經調質處理，目的是改善工件的機加工性能和獲得均勻的回火索氏體組織，保證較高的強度和韌性。對于形狀復雜或精度要求高的零件，氮化前精加工后還要進行消除內應力的退火，以減少氮化時的變形。
氮化后的工件不再需要進行淬火便具有很高的表面硬度大于HV850及耐磨性。氮化處理溫度低，變形很小，與滲碳、感應表面淬火相比，變形小得多。
此外，還有碳氮共滲處理技術，即向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程，習慣上碳氮共滲又稱作氰化，中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度、耐磨性和疲勞強度，低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。