真空氮化熱處理是使用真空爐對鋼鐵零件進(jìn)行整體加熱、充入少量氣體，在低壓狀態(tài)下產(chǎn)生活性氮原子滲入并向鋼中擴散而實(shí)現硬化的；而離子滲氮是靠暉光放電產(chǎn)生的活性N離子轟擊并只加熱鋼鐵零件表面，發(fā)生化學(xué)反應生成氮化物實(shí)現硬化的。
          真空氮化熱處理后，滲層中的化合物層是ε單相組織，沒(méi)有其他脆性相（如Fe3C、Fe3O4）存在，所以硬度高，韌性好，分布也好。“白層”單相ε化合物層可達的硬度和材質(zhì)成分有關(guān)。材質(zhì)中含Cr量越高，硬度也呈增加趨勢。Cr13％時(shí)，硬度可達1200HV；含Cr18％（質(zhì)量分數，余同）時(shí)，硬度可達1500HV；含Cr25％時(shí)，硬度可達1700HV。無(wú)脆性相的單相ε化合物層的抗磨性比氣體氮碳共滲組織的抗磨性高，抗摩擦燒傷、抗熱膠合、抗熔敷、抗熔損性能都很好。但該“白層”的存在對有些模具和零件也有不利之處，易使鍛模在鍛造初期引起龜裂，焊接修補時(shí)易生成針孔。真空氮化熱處理還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是通過(guò)對送入爐內的含活化物質(zhì)的復合氣體的種類(lèi)和量的控制，可以得到?jīng)]有化合物層（白層），而只有擴散層的組織。其原因可能是在真空爐排氣至0.l33Pa（1×10-3Torr）后形成的，另一個(gè)原因是帶有活性物質(zhì)的復合氣體在短時(shí)間內向鋼中擴散形成的組織。這種組織的優(yōu)點(diǎn)是耐熱沖擊性、抗龜裂性能好。因而對實(shí)施高溫回火的熱作模具，如用高速鋼或4Cr4MoSiV（H13）鋼制模具可以得到表面硬度高、耐磨性好、耐熱沖擊性好、抗龜裂而又有韌性的綜合性能；但僅有擴散層組織時(shí)，模具的抗咬合性、耐熔敷、熔損性能不夠好。由于模具或機械零件的服役條件和對性能的要求不一，在進(jìn)行真空氮化熱處理時(shí)，需要調整表面層的組織和性能。除應用于工模具外，對增加齒輪和要求抗磨耐蝕的機械零件以及彈簧等的性能都有用。