真空热处理气体氮化一般使用无水氨气(或氨+氢，或氨+氮)作为供氮介质。整个氮化过程可分三个阶段。氨的分解→钢件表面吸收氮原子→原子扩散变化。
氨是一种很不稳定的气体，在一定条件下易于分解。它的分解率随温度的升高而增加，在400~ 600°C温度范围内，它的自然分解率可趋向。活性氮原子被钢件表面中吸收后，深入铁素体中形 成含氮量较高的铁素体,过饱和后又形成氮化物。
钢件表面吸收氮原子以后，在表面和里层存在着氮浓度梯度，促使氮原子从表面向里扩散，形成一定厚度的氮化层。在氮化温度下，吸附层中的活性氮原子向金属晶格内部移动，留下的空隙又迅速地被吸附层的氮原子所填满，因而始终保持金属表面上有活性氮原子连续渗入。