氣體滲氮是滲氮常用的一種方式，氣體滲氮是一個利用氮原子的溶解與硬的氮化物析出來以提高耐磨性，表面硬度及疲勞壽命的熱化學表面硬化處理技術。以游離氨為源，在鋼件表面添加氮層。在氣體滲氮中，供體是一種富含氮的氣體，通常是氨氣 (NH3)，這就是它有時被稱為氨氮滲氮的原因。當氨與加熱的工件接觸時，它會分解成氮氣和氫氣。 然后氮擴散到材料表面，形成氮化物層。氨在溫度通常在550–570°C之間的熔爐中被“裂解”。因此氮化通常利用專門設備或井式滲氮爐來進行。滲氮過程控制如下：

滲氮過程控制

1.滲氮前的零件表面清洗

通常使用氣體去油法去油后立刻滲氮。

2.排除滲氮爐中的空氣

將被處理零件置于滲氮爐中，并將爐蓋密封后即可加熱，但加熱至150℃以前須作排除爐內空氣工作。排除爐內空氣的主要目的是使參與滲氮處理的氣體，只有氨氣和氮氣兩種氣體，而在高溫環境中存在氧氣會引起爆炸。為了將引入氨時的爆炸風險降至低，必須首先對熔爐進行吹掃，并將氧含量降低到3-5%以下。吹掃氣體通常為氮氣。這部分過程通常由質量流量計控制，以根據零件表面積和爐內干餾罐容積確定需要供應多少氮氣。一些滲氮專業人士也選擇在此時測量爐內的氧含量作為第二個參考值。

為防止氨氣分解時與空氣接觸而發生爆炸性氣體，及防止被處理零件及支架的表面氧化。工采網推薦使用英國SST高溫氧化錯氧氣傳感器-O2S-FR-T2。棒式氧化鈷氧傳感器(氧探頭)O2S-T2/02S-FR-T2采用兩個氧化結盤，在其中間是一個密封空間。其中一個盤起的功能是可逆氧氣泵，依次充滿樣品氣和抽空此小空間。另一個盤用于測量氧分壓差比率，得到相對應的傳感電壓。氧化結盤作為氧氣泵運行時，需要的700 C的溫度由加熱元件產生。氧氣泵使小空間范圍內達到額定的小值和大值壓力所花的時間和環境中氧分壓值具有對應關系。

3.氨的分解率

滲氮是其它合金元素與初生態的氮接觸而進行（初生態氮的產生，由氨氣與加熱中的零件接觸時零件本身成為觸媒而促進氨的分解），雖然在各種分解率的氨氣下，皆可滲氮，但一般都采用15～30%的分解率，并按滲氮所需厚度保持4～10小時，處理溫度保持在520℃左右。

4.冷卻

大部份的工業用滲氮爐都有熱交換機，在滲氮工作完成后冷卻加熱爐及被處理零件。即滲氮完成后，將加熱電源關閉，使爐溫降低約50℃，然后將氨的流量增加一倍后開啟熱交換機，此時須注意確認爐內壓力為正壓。等候導入爐中的氨氣安定后，即可減少氨的流量至保持爐內正壓為止，當爐溫下降至150℃以下時，方可啟開爐蓋。

除此之外氣體參氮可采用一般滲氮法（即等溫滲氮）或多段（二段、三段）滲氮法。前者是在整個滲氮過程中滲氮溫度和氨氣分解率保持不變，溫度一般在480～520℃之間，氨氣分解率為15～30%，保溫時間近80小時。這種工藝適用于滲層淺、畸變要求嚴、硬度要求高的零件，但處理時間過長。多段滲氮是在整個滲氮過程中按不同階段分別采用不同溫度、不同氨分解率、不同保溫時間進行滲氮和擴散。整個滲氮時間可以縮短到近50小時，能獲得較深的滲層，但這樣滲氮溫度較高，畸變較大。

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