离子氮化的常用预热处理工艺包括回火，淬火+回火，正火和退火。回火是南城专业金属材料热处理结构钢常用的预热处理工艺。回火的回火温度至少比氮化温度高20°C（通常高20-40°C）。回火温度越高，金属材料热处理工件的硬度越低，碳化物在基体结构中的分散性越小，氮原子在渗氮过程中更容易渗透，渗氮层越厚，但渗氮层的硬度越低。
为了达到金属材料热处理淬火的目的，通常必须加快零件在高温区的冷却速度，使其超过钢的临界淬火冷却速度以获得马氏体组织。就残余应力而言，这可以增加抵消组织压力的热应力值，因此可以减小工件表面上的拉应力，并达到抑制纵向裂纹的目的。其效果将随着高温冷却速度的加快而增加。此外，在硬化的情况下，工件的横截面尺寸越大，尽管实际的金属材料热处理冷却速度较慢，但是破裂的风险实际上更大。
为了仅加热工件表面而没有过多的热量传递到工件中，南城专业金属材料热处理所使用的热源必须具有较高的能量密度，即为工件的单位面积提供较大的热能，以便工件的表面或部分可以短期或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法是火焰淬火和感应热处理。金属材料热处理常用的热源是火焰，例如氧乙炔或氧丙烷，感应电流，激光和电子束。
分析钢在金属材料热处理过程中的应力分布和变化，使其合理分布，对于提高产品质量具有深远的现实意义。例如，表面残余压应力的合理分布对零件使用寿命的影响已引起广泛关注。钢的金属材料热处理应力，在工件的加热和冷却过程中，由于表面层和型芯的冷却速度和时间不一致，会形成温度差，这将引起不均匀的体积膨胀和收缩并产生应力，即热应力。
