Рассмотрен способ упрочнения поверхности конструкционной стали 13Х11Н2В2МФ-Ш и титановых сплавов ВТ6, ВТ25У путем создания регулярной макронеоднородной структуры при азотировании в тлеющем разряде с полым катодом. Приведены экспериментальные результаты влияния неоднородной плазмы в условиях локального проявления полого катода при импульсном режиме обработки на структуру, фазовый состав и микротвердость в различных зонах обрабатываемой поверхности.