Carbonitrurarea este absorbția și difuzarea carbonului și azotului în suprafața oțelului pentru a obține o suprafață dură și un miez mai moale după întărirea prin călire. Carbonitrurarea este un tratament termic de suprafață, o formă de cimentare, pentru oțelurile simple cu conținut scăzut de carbon și slab aliate și pentru fontă, care oferă rezistență la uzură și o capacitate moderată de încărcare. s
Se constată că, în cazul oțelurilor cu carbon simplu, utilizarea carburării cu gaz este limitată la secțiuni de dimensiuni mici dacă carcasa trebuie să fie complet întărită prin călire cu ulei. Adaosul de azot (furnizat prin adăugarea de amoniac și propan în atmosfera cuptorului într-un cuptor de călire etanș ) crește capacitatea de întărire a suprafeței, permițând difuzarea atât a carbonului, cât și a azotului. Prin urmare, carbonitrurarea poate fi considerată un echivalent gazos al întăririi în baie de sare cianurată. Gama normală de temperaturi utilizate este de 820/910°C, 870°C fiind temperatura optimă pentru cele mai bune condiții de călire pentru majoritatea oțelurilor adecvate. În general, se utilizează un singur tratament de călire, iar procesul este utilizat în principal pentru adâncimi ale carcasei de până la 0,75 mm (0,030″). Pentru carcase mai adânci din oțeluri cu carbon simplu, este utilă carburarea numai la 930/950°C și apoi reducerea temperaturii cuptorului la 870°C și finalizarea procesului prin carbonitrurare urmată de călire în ulei.
Cuptoarele cu pat fluid pot fi, de asemenea, utilizate pentru tratarea termică prin carbonitrurare. Această metodă este deosebit de potrivită pentru tratarea componentelor mici și a celor a căror geometrie ar fi predispusă la mascare și la întărirea inegală a acestora, dacă s-ar utiliza metoda de stingere etanșă. Tratamentele cu băi de săruri cianurate au fost înlocuite în mare măsură de tratamentele cu pat fluid, care nu prezintă riscurile pentru sănătate și siguranță și pentru mediu asociate cu aspectele operaționale și de eliminare ale băilor de săruri cianurate.
Ca în cazul tuturor proceselor de călire, este o bună practică să se încheie cu un tratament de revenire pentru a reduce fragilitatea și a conferi o rezistență optimă. Indiferent de metoda de carbonitrurare utilizată, o temperatură de revenire de 150°C este în general adecvată.
Carbonitrurarea nu trebuie confundată cu partenerul său la temperaturi mai scăzute, nitrocarburarea.