離子氮化常用的預先熱處理工藝有調質、淬火+回火、正火及退火。

調質是結構鋼常用的預先熱處理工藝，調質的回火溫度至少要比滲氮溫度高20℃（一般高20-40℃）。回火溫度越高，工件硬度越低，基體組織中碳化物彌散度愈小，滲氮時氮原子易滲入，滲氮層厚度也愈厚，但滲層硬度也愈低。因此，回火溫度應根據對基體性能和滲層性能的要求綜合確定。調質后理想的組織是細小均勻分布的索氏體組織，不允許有較多的游離鐵素體存在。

調質引起的脫碳對滲層脆性和硬度影響很大，所以調質前的工件應留有足夠的加工余量，以保證機械加工時能將脫碳層全部切除。對滲氮后變形要求很嚴的工件，在精加工前（如精磨）還應進行一次或多次穩定化處理，穩定化處理溫度應低于調質溫度而高于滲氮溫度。

工模具鋼滲氮前的預先熱處理工藝一般采用淬火+回火處理。

不銹鋼滲氮前的預先熱處理工藝一般采用淬火+回火，目的是為了消除加工應力和改善組織。對硬度要求不高的工件可采取退火處理。奧氏體不銹鋼通常采用固溶處理。

球鐵的預先熱處理多采用正火處理。

退火處理在鈦合金中運用較多，結構鋼中極少采用退火處理。38CrMoAl鋼不允許采用退火處理，否則滲層組織中易出現針狀氮化物。

對于經過變形處理（如沖壓、鍛造、機加工等）的零件，應進行去應力退火處理，以減小滲氮變形。

還需說明的是，細小的原始組織比粗大的原始組織滲氮后有更高的表面硬度及良好的硬度梯度，因此，正火時冷卻速度不易過慢，調質時回火溫度不宜過高，保溫時間不易太長。截面尺寸大的零件不易用正火態，而應調質處理。

總之，滲氮前采用何種預先熱處理工藝，應依據工件的使用性能綜合確定。