工件渗氮热处理可改良组织，消除应力从而提高机械能力，使心部具有必要的机械性能，消除加工过程中的内应力，减小渗氮变形，以及为获得良好的渗氮层性能作组织准备。
锻造后的工件可采用正火细化晶粒，均匀组织，消除应力和改善机械加工性能。工模具钢锻造后采用退火。一般结构钢渗氮前的预先热处理均应采用调质处理，它不仅是为了改善工件的机械加工性能，而且还保证它具有一定得强度，并获得均匀细小分布的索氏体组织。调质后不容许有大的铁素体及粗大的索氏体组织。
模具钢渗氮前的热处理一般均为淬火+回火。不锈钢耐酸钢渗氮前的热处理是为了消除加工应力和改善组织，一般用淬火+回火。对硬度要求不高的，可用退火处理。为了消除带状组织，可用两次淬火。奥氏体不锈钢通常采用固溶处理。
渗氮前去除应力工序+对减少渗氮变形起着十分重要的作用。因为它能消除前面锻造、调质（或正火）及机加工时造成的大部分应力。一般应用略低于回火温度的高温时效处理。细长件、薄壁件、复杂件和精密工件需要进行一次或多次去应力处理。工件去应力处理后可以获得较小的渗氮变形。
渗氮变形及变形矫正。变形小是离子渗氮与传统气体渗氮相比的优点之一。然而，影响渗氮变形的因素很多，需要逐一给予解决才能得到较小的变形效果。渗氮变形是指下列二种情况，一是尺寸变化（膨胀），而是形状变化（扭曲、变形）。尺寸变化是由于渗氮时工件表层吸收了氮原子，原始组织的晶格常数增大，或生成各种氮化物。从宏观来看，即表现为表层体积的略微增加。所以工件尺寸也略有增大，即“渗氮膨胀”现象。渗氮时尺寸膨大量取决于工件表层的吸氮量。因此，材料中合金元素含量多，渗氮温度高，时间长，渗氮气氛氮势高等均造成较大的吸氮量。
在渗氮工件的整个制造过程中，渗氮经常作为后一道工序。渗氮后的工件一般不再加工，或者必要时仅进行精磨。因此，明白离子氮化前后的工序是至关重要的。