Proces nitrokarburiranja je vrsta nitriranja. Za razliku od nitriranja kod ovog procesa u površinu čelika se uvode atomi azota, ugljenika i u manjoj meri kiseonika. Sam proces traje kraće nego nitriranje, izvodi se na nešto većoj temperaturi i dobija se se tvrdi sloj čija debljina najčešće iznosi od 0,1 mm do 0,3 mm. Cilj nitrokarburiranja je povećanje otpornosti na habanje i dinamičke čvrstoće.
Nitrokarburiranje se primenjuje kod istih materijala kao i nitriranje, a može da se primeni i kod nelegiranih čelika. Najbolji rezultati se postižu kod materijala koji je prethodno poboljšan. Ovaj proces se sve više primenjuje za delove raznih oblika i namena.
Tvrdi sloj koji nastaje nitrokarburiranjem se sastoji od zone jedinjenja i difuzione zone. Zona jedinjenja je na površini i uglavnom se kreće od 10 do 20 µm. Zona jedinjenja povećava otpornost na habanje i koroziju, a pri tom nije krta kao kod procesa nitriranja. Ispod zone jedinjenja se nalazi difuziona zona koja u znatnoj meri povećava dinamičku čvrstoću.
Postoksidacija
Nakon nitrokarburiranja može da se primeni proces postoksidacije čime se dobija zaštitni sloj koji povećava otpornost na koroziju. Poršina delova dobija tamnu boju.