Plasmanitrering utförs genom att godset laddas i en vakuumugn där det värms upp och hålls under lågt tryck i en temperatur under austenitområdet. En spänning läggs på vilket resulterar i att atomerna i gasen rör sig snabbare, de träffar godset vilket resulterar i ökad kvävehalt i dess yta. Materialet kyls ned långsamt.
Plasmanitrering utförs i lågt tryck i en ugn som värmer upp godset till en temperatur under austenitområdet, atmosfären kan t.ex. bestå av följande gaser kväve, väte, metan. En spänning läggs på mellan godset (katod) och ugnen (anod), gasen blir laddad av spänningen där av namnet jonnitrering. De laddade atomerna får en hög rörelseenergi då spänningen läggs på, atomerna träffar godset med hög fart vilket leder till en kväveökning i stålet då nybildade järnnitrider kondenserar på ytan.
Atmosfärens kemiska sammansättning, temperatur, tryck och det valda stålets legeringsämnen avgör hur ytan på stålet kommer att påverkas av plasmanitreringen, ytan som bildas kallas även föreningszon och diffusionszon.
Plasmanitrering utförs under omvandlingstemperaturen för austenit, ingen fasomvandling sker i stålet. Värmebehandlingen resulterar i små dimensionsförändringar jämfört med karbonitrering och sätthärdning, i dessa processer sker en fasomvandling innan uppkolning och nitrering av ytan.
Plasmanitrering kan med fördel utföras då specifika materialegenskaper efterfrågas samtidigt som färdigbearbetade dimensioner ej får påverkas av värmebehandlingen. Genom att välja en specifik stålsort, hålltid och atmosfär kan olika grad av eftertraktade egenskaper uppnås, t.ex. hårdhet, korrosionsmotstånd, slitstyrka.
