Karbonitrering innebär attkolochkväveabsorberas ochdiffunderarin i stålets yta, vilket ger en hård yta ochenmjukarekärnaefter härdning genomkylning. Karbonitrering är en ytbehandling, en form avythärdning, av vanligt lågkolhaltigt ochlåglegerat stål samtgjutjärn, som ger slitstyrka och måttlig bärförmåga.
När det gällervanligt kolstål har man konstaterat att användningen avgaskarburering ärbegränsad till små tvärsnitt omytskiktetska härdas fullständigt genom oljehärdning. Tillsats av kväve (vilket åstadkoms genom att man tillför bådeammoniakoch propan tillugnsatmosfäreni ensluten härdugn) ökarythärdbarhetengenom att både kol- och kvävediffusion kan ske. Karbonitrering kan därför betraktas som en gasformig motsvarighet tillhärdning i cyanidsaltbad. Det normala temperaturintervallet är 820–910 °C, där 870 °C är den optimala temperaturen för bästa ythärdningsförhållanden för de flesta lämpliga stål. I allmänhet används enstaka härdningsbehandlingar och processen används främst för härdningsdjup upp till 0,75 mm (0,030″). För djupare härdning i vanligt kolstål är det lämpligt att endast karburera vid 930/950 °C och sedan sänka ugnstemperaturen till 870 °C och avsluta processen med karbonitrering följt av oljehärdning.
Fluidbäddsugnarkan även användas för värmebehandling genom karbonitrering. Denna metod är särskilt lämplig för behandling av små komponenter och sådana vars geometri skulle göra dem benägna att skapa skuggor och därmed orsaka ojämn härdning, om man istället använde metoden med sluten kylning. Behandlingar i cyanidsaltbad har numera till stor del ersatts av fluidbäddsbehandlingar, som inte medför de hälso-, säkerhets- och miljörisker som är förknippade med driften och avfallshanteringen av cyanidsaltbad.
Precis som vid alla härdningsprocesser är det god praxis att avsluta med enanlöpningsbehandlingför att minska sprödheten och uppnå optimalhållfasthet. Oavsett vilken karbonitreringsmetod som används är en anlöpningstemperatur på 150 °C i allmänhet lämplig.
Karbonitrering ska inte förväxlas mednitrokarburering, som utförs vid lägre temperaturer.