Bu yöntem, bir iş parçasını nitrürleme fırınına yerleştirmek, fırını önceden {{{0}}~{10-3 Torr (mmHg) değerine kadar boşaltmak, ardından N2 gazı veya N2 + H2 eklemektir. gaz karışımı, fırını 1~10 Torr'a ayarlayın, fırın gövdesini anoda bağlayın, iş parçasını katoda bağlayın ve iki elektrot arasından birkaç yüz voltluk bir DC voltajı geçirin. Bu sırada fırındaki N2 gazı, çalışma yüzeyine doğru hareket eden pozitif iyonlar oluşturmak üzere parlak bir deşarj üretecektir. Bir anda katot voltajı keskin bir şekilde düşer, pozitif iyonların katot yüzeyine yüksek hızda hücum etmesine neden olur, kinetik enerjiyi gaz enerjisine dönüştürür, böylece iş parçasının yüzey sıcaklığı arttırılabilir. Nitrojen iyonlarının etkisi nedeniyle iş parçası yüzeyindeki Fe.CO ve diğer elementler dışarı sıçrar ve nitrojen iyonlarıyla birleşerek FeN oluşturur, böylece demir nitrür, nitrürleme üretmek üzere yavaş yavaş iş parçası üzerinde adsorbe edilir. İyon nitrürleme temel olarak nitrojen kullanır, ancak hidrokarbon gazı eklenirse iyon yumuşak nitrürleme yapılabilir, ancak buna genel olarak iyon nitrürleme denir. İş parçası yüzeyindeki nitrojen konsantrasyonunu değiştirebilecek karışım gazı (N2 + H2) kısmi basınç oranı ayarlanır. Saf iyon nitrürleme sırasında, çalışma yüzeyindeki tek fazlı r' (Fe4N) yapısı ağırlıkça %5.7-6.1 N içerir ve kalınlık 10μm dahilindedir. Bu bileşik katman güçlü ve sağlamdır ancak gözenekli değildir ve düşmesi kolay değildir. Demir nitrür sürekli olarak iş parçası tarafından adsorbe edilip iç kısma yayıldığı için yüzeyden iç kısma doğru yapı FeN → Fe2N → Fe3N → Fe4N sırasıyla değişir. Tek fazlı ε (Fe3N) ağırlıkça %5.7-11.0 N içerir ve tek fazlı ξ (Fe2N) ağırlıkça %11.0-11.35 N içerir. İlk önce iyon nitrürleme r-fazı üretir ve ardından bunu bir bileşik katmana ve ε fazının difüzyon katmanına dönüştürmek için hidrokarbon gaz sistemi ekler. Difüzyon tabakasının artması yorulma mukavemetinin artmasına oldukça faydalıdır. Korozyon direnci en iyi ε fazındadır.
