در اين فرآيند گاز آمونياك از روي قطعات مورد نظر كه تا 510 درجه سانتي گراد گرم شده اند،‌ عبور داده مي شود كه باعث تجزيه آمونياك  براساس واكنش زير  مي شود:

₂ H3 +  N2→₃ NH2

در اين واكنش در اثر  تجزيه آمونياك، ‌نيتروژن به صورت اتمي آزاد مي شود،‌ كه توسط فولاد ابتدا جذب سطحي  شده و سپس به داخل  آن طبق  حالت زير نفوذ مي كند.

نفوذ به داخل فولاد→ جذب سطحي → N اتمي

·         در شكل زير چگونگي جذب نيتروژن اتمي توسط فولاد نشان داده شده است.

شکل (ب) شمایی از تجزیه آمونیاک و چگونگی جذب نیتروژن توسط فولاد در ضمن نیتروژن دهی گازی

معمولاً موقعي از فرآيند نيتروژن دهي گازي استفاده مي شود كه  عمق نفوذي  در حدود 2/0 الي 7/0 ميلي متر مدنظر باشند. كوره هاي  الكتريكي  كه مجهز به  دستگاههاي كنترل كننده  هستند براي اين  منظور مورد  استفاده قرار مي گيرند. كوره هاي  زيرزميني  براي نيتروژن دهي  در مقياس وسيع استفاده مي شوند، كه طبق شكل  زير  قطعات فولادي  مورد نظر را در سبدهاي  فلزي  مخصوص گذاشته و داخل كوره بارگيري مي كنند.

شکل (ج) قطعاتی که قرار است نیتروژن داده شوند را در سبد های مناسب گذاشته و سپس وارد کوره زمینی مجهز به سیستم ورود و خروج گاز می کنند.

شکل (د)نیتروژه دهی با کوره موفلی

چون گاز آمونياك هميشه داراي  مقداري  بخار آب ميم باشد، ‌بايد قبل ورود به محفظه نيتروژن دهي از آن خارج شود. اگر اين امر اتفاق نيفتد سطوح قطعات اكسيده مي شوند. براي جداسازي بخار  آب از آمونياك،‌بهترين و ساده ترين روش، عبور دادن آن از روي بستر  و يا از داخل  محفظه اي  حاوي سنگ آهك مي باشد. براي اينكه بفهمند گاز آمونياك  در محفظه نيتروژن دهي  براساس شرايط  مورد نياز  تجزيه شده يا نه،‌ تركيب  گاز خروجي  را توسط ( شكل 3-7) بورت تفكيك تعيين مي كنند.

شکل (ه) بورت تفکیک برای آنالیز گار خروجی از سیستم نیتروژن دهی

آماده سازي قطعات براي نيتروژن دهي به اين صورت است كه بايد به نحوي  در سبد يا جعبه  گذاشته شوند كه تمام سطوح قطعات در تماس با گاز باشند. پس از  قرار دادن  سبد در كوره،‌در كوره  كاملاً بسته مي شود. حال گاز آمونياك به داخل كوره فرستاده مي شود، تا اينكه تمامي هواي كوره خارج شود. سپس كوره را روشن كرده و دماي آن را در محدوده 500 الي 590 درجه سانتي گراد تنظيم مي كنند. تركيب شيميايي گاز خروجي  را در حين  عمليات به طور مرتب توسط بورت تفكيك كنترل مي كنند.

در 5 الي 10 ساعت اوليه عمليات درصد آمونياك در گاز خروجي  را بين 15 تا 20 درصد حفظ مي كنند. اگر درصد آمونياك در گاز خروجي  بيشتر از اين مقدار شود، سرعت گاز  ورودي زياد و بايد كاهش داده شود و برعكس.

پس از 10 ساعت و تا پايان عمليات،‌ درصد آمونياك در گاز خروجي  را در حدود 50 درصد نگه مي دارند. پس از پايان عمليات  نيتروژن دهي ، بدون اينكه  جريان گاز  آمونياك به داخل كوره  قطع شود،‌ دما را تا 200 درجه سانتي گراد كاهش  داده و در اين حالت جريان گاز  آمونياك را قطع  مي كنند و سپس قطعات را خارج مي كنند.