本发明具体公开一种钛合金表面渗氮工艺。所述方法包括：表面经过预处理的钛合金基体放入真空渗氮装置中，抽真空，将所述真空渗氮装置升温至渗氮温度；所述渗氮温度为400‑1300℃；向所述真空渗氮装置内通入氮化气体，氮化0.1‑15h，通入惰性气体，冷却至室温，即可在钛合金表面形成氮化钛层；所述氮化气体为体积比为1:0‑5的氮气和氩气。本发明所提供的钛合金表面渗氮工艺，可根据钛合金服役的具体要求，在低温和高温下制备不同性能的改性钛合金，其中，氮化钛层的厚度可达到20‑200μm，硬度最高可达到2100HV0.5，平均磨损失重为1.67‑3.14g，相比基体硬度和耐磨性明显提高。