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，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。因此，回火温度应根据基体性能和渗透层性能的要求综合确定。淬火和回火后，理想的组织是细小且均匀分布的索氏体结构，不允许有更多的自由铁素体。
回火引起的脱碳对浸渗层的脆性和硬度有很大的影响，因此回火前的工件应有足够的加工余量，以确保金属热处理在加工过程中可以完全去除脱碳层。渗氮后对变形有严格要求的工件应在精加工前稳定一次或多次（例如精磨）。稳定温度应低于回火温度且高于氮化温度。
工具钢氮化前的预热处理工艺一般采用淬火+回火处理。
不锈钢氮化前的预热处理工艺一般采用淬火+回火，目的是消除加工应力，改善组织。退火可用于硬度要求较低的工件。奥氏体不锈钢通常通过固溶处理。
球墨铸铁的预热处理大多采用正火处理。
钛合金中更常使用退火，而结构钢中很少使用退火处理。不允许对38CrMoAl钢进行退火，否则针状氮化物可能会出现在渗透层结构中。
对于进行变形处理的零件（例如冲压，锻造，机加工等），应进行应力消除退火处理以减少氮化变形。
还应注意，与粗糙的原始结构相比，精细的原始结构在氮化后具有更高的表面硬度和良好的硬度梯度。因此，正火时的冷却速度不易过慢，回火时的回火温度不宜过高，保持时间不易过长。具有较大横截面尺寸的零件不易标准化，但应回火。
简而言之，应根据工件的性能全面确定氮化前所使用的预热处理工艺。
