工件滲氮熱處理可改良組織，消除應力從而提高機械能力，使心部具有必要的機械性能，消除加工過程中的內應力，減小滲氮變形，以及為獲得良好的滲氮層性能作組織準備。
鍛造后的工件可采用正火細化晶粒，均勻組織，消除應力和改善機械加工性能。工模具鋼鍛造后采用退火。一般結構鋼滲氮前的預先熱處理均應采用調質處理，它不僅是為了改善工件的機械加工性能，而且還保證它具有一定得強度，并獲得均勻細小分布的索氏體組織。調質后不容許有大的鐵素體及粗大的索氏體組織。
模具鋼滲氮前的熱處理一般均為淬火+回火。不銹鋼耐酸鋼滲氮前的熱處理是為了消除加工應力和改善組織，一般用淬火+回火。對硬度要求不高的，可用退火處理。為了消除帶狀組織，可用兩次淬火。奧氏體不銹鋼通常采用固溶處理。
滲氮前去除應力工序+對減少滲氮變形起著十分重要的作用。因為它能消除前面鍛造、調質（或正火）及機加工時造成的大部分應力。一般應用略低于回火溫度的高溫時效處理。細長件、薄壁件、復雜件和精密工件需要進行一次或多次去應力處理。工件去應力處理后可以獲得較小的滲氮變形。
滲氮變形及變形矯正。變形小是離子滲氮與傳統氣體滲氮相比的優點之一。然而，影響滲氮變形的因素很多，需要逐一給予解決才能得到較小的變形效果。滲氮變形是指下列二種情況，一是尺寸變化（膨脹），而是形狀變化（扭曲、變形）。尺寸變化是由于滲氮時工件表層吸收了氮原子，原始組織的晶格常數增大，或生成各種氮化物。從宏觀來看，即表現為表層體積的略微增加。所以工件尺寸也略有增大，即“滲氮膨脹”現象。滲氮時尺寸膨大量取決于工件表層的吸氮量。因此，材料中合金元素含量多，滲氮溫度高，時間長，滲氮氣氛氮勢高等均造成較大的吸氮量。
在滲氮工件的整個制造過程中，滲氮經常作為后一道工序。滲氮后的工件一般不再加工，或者必要時僅進行精磨。因此，明白離子氮化前后的工序是至關重要的。