离子渗氮时零件表面比较均匀的覆盖着辉光，电压降落主要集中在阴极附近，在高能离子轰击下，零件各部位的升温速度一般比较均匀。调节电源的输出功率就能控制升温速度，使零件缓慢地均匀升温。采取一些温度均匀化措施后可以在零件上获得比较均匀的渗氮层。离子渗氮速度快，渗氮时间短，因此对长轴类零件的弯曲变形，套类零件的孔径涨缩和椭圆度等变形，离子渗氮都小于气体渗氮。

离子渗氮后零件尺寸一般都有稍微涨大，但是比气体渗氮的涨大量小。这是因为阴极溅射抵消了一部分由于氮的渗入引起的体积涨大效应。在渗氮零件的棱角处，由于相邻两个面同时渗氮的结果产生了较其他部位更为严重的尺寸膨胀，称为边缘突起。这对接触面的承载能力有不良影响。由于存在阴极溅射，离子渗氮产生的这种边缘突起比气体渗氮小得多，并且可以通过强化阴极溅射，进一步减小边缘突起，获得比较理想的轮廓。

降低渗氮温度能显著减小渗氮零件的变形。离子渗氮在350℃以上处理就有强化效果。采用低温离子渗氮往往可以解决某些零件渗氮变形的难题。同时，低温离子渗氮还具有保持零件足够高的心部强度，增强承载能力等特点。