Karbonitridace je absorpce a difúze uhlíku a dusíku do povrchu oceli, která po kalení kalením vytvoří tvrdý povrch a měkčí jádro. Karbonitridace je povrchové tepelné zpracování, forma kalení, pro hladké nízkouhlíkové a nízkolegované oceli a litiny, které zajišťuje odolnost proti opotřebení a mírnou únosnost.s
U ocelí s jednoduchým uhlíkem se zjistilo, že použití plynového nauhličování je omezeno na malé rozměry průřezů, pokud má být pouzdro plně zpevněno kalením v oleji. Přídavek dusíku (zajištěný přidáním čpavku a propanu do atmosféry pece v uzavřené kalicí peci) zvyšuje povrchovou kalitelnost tím, že umožňuje difúzi uhlíku i dusíku. Karbonitridaci lze proto považovat za plynný ekvivalent kalení v kyanidové solné lázni. Obvykle se používá teplotní rozsah 820/910 °C, přičemž optimální teplota pro nejlepší podmínky kalení je u většiny vhodných ocelí 870 °C. Obvykle se používá jednorázové kalení a tento proces se používá hlavně pro hloubky kalení do 0,75 mm (0,030″). Pro hlubší pouzdra u hladkých uhlíkových ocelí je užitečné pouze nauhličovat při 930/950 °C a poté snížit teplotu v peci na 870 °C a dokončit proces karbonitridací a následným kalením v oleji.
K tepelnému zpracování karbonitridací lze rovněž použít fluidní pece. Tato metoda je obzvláště vhodná pro zpracování malých součástí a součástí, jejichž geometrie by při použití metody uzavřeného kalení byla náchylná k maskování a následnému nerovnoměrnému kalení. Ošetření v kyanidové solné lázni bylo v současné době z velké části nahrazeno ošetřením ve fluidním loži, které nepředstavuje zdravotní a bezpečnostní rizika a rizika pro životní prostředí spojená s provozními aspekty a likvidací kyanidových solných lázní.
Stejně jako u všech kalicích procesů je vhodné zakončit kalení popouštěním, aby se snížila křehkost a dosáhlo se optimální pevnosti. Bez ohledu na použitou metodu karbonitridace je obecně vhodná teplota popouštění 150 °C.
Karbonitridace by neměla být zaměňována se svým partnerem, nitrokujením, které probíhá při nižších teplotách.