Questo metodo consiste nel posizionare un pezzo in un forno di nitrurazione, evacuare anticipatamente il forno a {{0}}~10-3 Torr (mmHg), quindi introdurre gas N2 o N2 + H2 gas misto, regolare il forno su 1~10 Torr, collegare il corpo del forno all'anodo, collegare il pezzo al catodo e far passare una tensione CC di diverse centinaia di volt tra i due elettrodi. A questo punto, il gas N2 nel forno produrrà una scarica brillante per formare ioni positivi, che si sposteranno sulla superficie di lavoro. In un istante, la tensione del catodo diminuisce bruscamente, facendo precipitare gli ioni positivi sulla superficie del catodo ad alta velocità, convertendo l'energia cinetica in energia gassosa, in modo che la temperatura superficiale del pezzo possa essere aumentata. A causa dell'impatto degli ioni di azoto, Fe.CO e altri elementi sulla superficie del pezzo vengono spruzzati e combinati con gli ioni di azoto per formare FeN, in modo che il nitruro di ferro venga gradualmente adsorbito sul pezzo per produrre nitrurazione. La nitrurazione ionica utilizza fondamentalmente l'azoto, ma se viene aggiunto gas idrocarburico, è possibile eseguire la nitrurazione ionica morbida, ma viene generalmente definita nitrurazione ionica. La concentrazione di azoto sulla superficie del pezzo può modificare il rapporto di pressione parziale del gas misto (N2 + H2) regolato. Durante la nitrurazione ionica pura, la struttura monofase r′ (Fe4N) sulla superficie di lavoro contiene il 5,7-6,1% in peso di N e lo spessore è compreso tra 10 μm. Questo strato composto è forte e resistente ma non poroso e non si stacca facilmente. Poiché il nitruro di ferro viene costantemente assorbito dal pezzo e diffuso all'interno, la struttura dalla superficie all'interno cambia nell'ordine FeN → Fe2N → Fe3N → Fe4N. La monofase ε (Fe3N) contiene il 5,7-11,0% in peso di N e la monofase ξ (Fe2N) contiene l'11,0-11,35% in peso di N. Nitrurazione ionica per prima genera la fase r e quindi aggiunge un sistema di gas idrocarburico per trasformarlo in uno strato composto e uno strato di diffusione della fase ε. L'aumento dello strato di diffusione è molto utile per aumentare la resistenza alla fatica. La resistenza alla corrosione è migliore nella fase ε.
