Tato metoda spočívá v umístění obrobku do nitridační pece, evakuování pece na {{0}}~10-3 Torr (mmHg) předem a poté zavedení plynu N2 nebo N2 + H2 smíšeného plynu, nastavte pec na 1~10 Torr, připojte těleso pece k anodě, připojte obrobek ke katodě a mezi dvěma elektrodami proveďte stejnosměrné napětí několik set voltů. V tomto okamžiku bude plyn N2 v peci produkovat brilantní výboj za vzniku kladných iontů, které se pohybují na pracovní plochu. V okamžiku prudce poklesne katodové napětí, což způsobí, že kladné ionty spěchají na povrch katody vysokou rychlostí a přeměňují kinetickou energii na energii plynu, takže lze zvýšit povrchovou teplotu obrobku. V důsledku dopadu iontů dusíku jsou Fe.CO a další prvky na povrchu obrobku rozstřikovány a kombinovány s ionty dusíku za vzniku FeN, takže nitrid železa se postupně adsorbuje na obrobek a dochází k nitridaci. Iontová nitridace v podstatě používá dusík, ale pokud se přidá uhlovodíkový plyn, lze provést iontovou měkkou nitridaci, ale obecně se nazývá iontová nitridace. Koncentrace dusíku na povrchu obrobku může změnit poměr parciálního tlaku směsného plynu (N2 +H2). Během čisté iontové nitridace obsahuje jednofázová r′ (Fe4N) struktura na pracovním povrchu 5,1 % hm. N a tloušťka je do 10 μm. Tato složená vrstva je pevná a houževnatá, ale není porézní a není snadné ji spadnout. Protože je nitrid železa neustále adsorbován obrobkem a difundován do vnitřku, mění se struktura z povrchu do nitra v řádu FeN → Fe2N → Fe3N → Fe4N. Jednofázový ε (Fe3N) obsahuje 5.7-11,0 % hm. N a jednofázový ξ (Fe2N) obsahuje 11.0-11,35 % hm. N. Nejprve nitridace iontů generuje r-fázi a poté přidá uhlovodíkový plynný systém, aby se změnil na složenou vrstvu a difúzní vrstvu ε fáze. Zvýšení difuzní vrstvy velmi napomáhá zvýšení únavové pevnosti. Odolnost proti korozi je nejlepší ve fázi ε.
