氣體氮化：將工件置於爐內，利NH3所直接輸進500∼550℃的氮化爐內，保持20∼100小時，使NH3氣分解為原子狀態的（N）氣與（H）氣而進行滲氮處理，在使鋼的表面產生耐磨、耐腐蝕之化合物層為主要目的，其厚度約為0.02∼0.02m/m，其性質極硬Hv 1000∼1200，又極脆，NH3之分解率視流量的大小與溫度的高低而有所改變，流量越大則分解度越低，流量越小則分解率越高，溫度越高分解率越高，溫度越低分解率亦越低，NH3氣在570℃時經熱分解如下：NH3 →〔N〕Fe + 3/2 H2
經分解出來的N，隨而擴散進入鋼的表面形成。相的Fe2 - 3N氣體滲氮，一般缺點為硬化層薄而氮化處理時間長。
氣體氮化因分解NH3進行滲氮效率低，故一般均固定選用適用於氮化之鋼種，如含有Al，Cr，Mo等氮化元素，否則氮化機無法進行，一般使用有JIS、SACM1新JIS、SACM645及SKD61以強韌化處理又稱調質因Al，Cr，Mo等皆為提高變態點溫度之元素，故淬火溫度高，回火溫度亦較普通之構造用合金鋼高，此乃在氮化溫度長時間加熱之間，發生回火脆性，故預先施以調質強韌化處理，NH3氣體氮化因為時間長表面粗糙，硬而較脆不易研磨，而且時間長不經濟，用於塑膠射出形機的送料管及螺旋桿的氮化。