武漢離子滲氮爐是在離子的轟擊下進(jìn)行的。處于陰極位降區(qū)的離子的平均能量約為幾十電子伏特。當(dāng)電壓力為800伏時(shí)，氮離子所具有的能量比氣體滲氮氨分解時(shí)所得氮原子的能量高3000倍。高能粒子轟擊產(chǎn)生陰極濺射，與鐵原子從陰極表面分離飛濺的同時(shí)，碳、氧和合金元素也被轟擊出來(lái)，使零件表面的氧化物和碳化物還原。如果有氫氣存在，則既可防止氣氛中殘留氧的氧化作用，又可還原零件表面的氧化物，從而得到一個(gè)活性的潔凈表面，使?jié)B氮反應(yīng)相當(dāng)活躍。

　　離子滲氮時(shí)氮的遷移主要是通過(guò)鐵原子的濺射和氮化鐵沉積過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此滲氮一開(kāi)始就形成富氮相與零件表面的α-Fe直接接觸。這樣高速度地供氮，促使α-Fe很快就被氮飽和。幾分鐘后，相應(yīng)的化合物層就與被氮飽和的α-Fe建立了平衡，而氣體滲氮零件表面出現(xiàn)氮化物層一般需要1~2小時(shí)。

　　離子滲氮時(shí)高能粒子和金屬表層晶格中的原子彈性碰撞，產(chǎn)生了高密度位錯(cuò)。對(duì)離子轟擊過(guò)得純鐵箔的電子顯微鏡觀察研究表明，位錯(cuò)密度提高將增加材料的滲透能力，從而加速了氮的擴(kuò)散。

　　在氣體滲氮初期氮的擴(kuò)散主要是沿著晶界進(jìn)行的。氮與晶界上的碳化物相接觸形成了碳氮化合物。這樣，相當(dāng)一部分氮無(wú)益地消耗了，而且所形成的碳氮化合物還強(qiáng)烈地阻礙晶界擴(kuò)散，使?jié)B氮層向內(nèi)推進(jìn)速度減速，而且主要是沿著位錯(cuò)狗擴(kuò)散。此外，碳從表面被濺射出來(lái)，使晶界處于脫碳狀態(tài)，明顯阻礙了在奧氏晶體界上形成碳氮化合物。這樣氮原子也可以順利地沿著無(wú)碳氮化合物的晶界擴(kuò)散，因此擴(kuò)散速度顯著加快。

　　滲氮溫度和保溫時(shí)間相同時(shí)，的滲層比氣體滲氮的深特別當(dāng)滲層在0.2mm以下時(shí)，離子滲氮能更有效地縮短滲氮時(shí)間，以38CrMoAlA鋼為例，如果要求滲層深度為0.5mm，離子滲氮需要20~30小時(shí)，氣體滲氮?jiǎng)t需要40~50小時(shí)，在滲氮層較淺的情況下，離子滲氮得到0.2mm滲氮層只要2~4小時(shí)，而氣體滲氮?jiǎng)t需要10小時(shí)。