在渗氮时可能形成各种不同的区，如果氧含量不髙，形成由氮化钛组成的外区，具有金黄色并且硬度为14000-17000MPa，可是这种氮化钛层很傅因较低的氮化温度时或者继而进行髙温加热(退火）时，氮就完全溶解到金属表面的钛固溶体里去了，激化钛层不再增加或者在某个热处理工序中消失因此，在发现氮化钛层时钛固溶体层巳经溶解到氮中去了这层也具有高的硬度，但是芯部硬度降低。在采用氨气进行渗氮时，由于渗透氢的作用而出现附加的组织变化。由于在40度温度下氢和氮对转化温度的相反(对立)作用而观察到，首先随着渗氮时间的增加而导致a-钛表层的含氮层厚度增加，经过较长时间渗氮之后，这个层的范围又缩小，因为通过试样氢含量增加而转变成金相（这样一来，正如所见到那样，硬化深度不会受到影响。在同一条件下渗氮而产生的硬化区表明有一陡峭的硬度下降区，在上边列举出的渗氮条件下一直到大约0.1mm深度的硬化层达HVS3OOOMPa的硬度。钛合金可以在相似的条件下像钛那样渗氮。在钛合金渗氮条件下，由于氮在钛固溶体和钛固溶体中的溶解度及扩散速度不同而使其扩散区的层厚波动（变化在质量分数为30%-100%NaCN的熔盐浴槽中进行钛的表面硬化处理时，在800度条件下经过1-2小时表面硬化可达到HV接近6000MPa(HRC60)由于磨蚀特征得到了改进,同没有处理的材料相比，疲劳强度大多减少1/3以上。

氮化钛坚硬而导电氮化钛的生成热超过所有的氧化钛。因此也必须注意，要在完全脱除氧的条件下进行渗氮处理。www.lh-ti.com钛同氮随着时间按照抛物线规律进行表面反应。因此,渗氮速度随着渗氮时间的增加而减低。因为氮在外氮化钛层中的扩散速度小于下面的钛固溶液体区的扩散速度，而不可能形成厚氮化层，氮或氨必须具有较髙的纯度。因为氧不仅妨碍氮化层的形成，而且还能在较髙温度条件下引起表面层除去氧化皮，水分的含量（湿度）必须最少达到这样的程度，即使之达到的熔点。
    渗氮层的厚度随着温度的升髙而增加，并且在大约850度温度条件下经过16-24小时之后达到具有HV大于3OOOMPa硬度、0.025-0.1mm厚的渗氮层。再延长渗氮时间基本上不会带来硬化深度的增加。较髙的温度导致基体材料晶粒长大，并且由于受缺口应力集中及内应力作用的硬化边缘区引起可塑性（变形性能）降低。在采用TiA15Sn2.5钛合金条件下，即使在950度温度条件下经过16小时之后也只能获得具有HV大于5OOOMPa的大约0.05mm的硬化层深度。在相同的条件下采用氨进行渗氮，就像应用氮渗氮一祥可达到较高的表面硬度和较大硬化深度。可是同时获得了氢被吸收的结果，所以必须再经过真空退火消除它。