Nawęglanie to proces obróbki metalu, który dodaje węgiel do powierzchni metalu o niskiej zawartości węgla w celu zwiększenia twardości metalu. Metal jest ogrzewany w podwyższonej temperaturze w atmosferze bogatej w węgiel. Ciepło spowoduje dyfuzję atomów węgla do powierzchni metalu. Proces odbywa się poniżej temperatury topnienia nawęglanego metalu. Istnieje pięć metod nawęglania — pakietowa, gazowa, kąpielowa, próżniowa i plazmowa.
Nawęglanie pakietowe wykorzystuje piec do nagrzewania metalowych części przeznaczonych do nawęglania, które są pakowane wewnątrz pojemnika z wystarczającą ilością proszku węglowego. Proces ogrzewania będzie trwał od 12 do 72 godzin w wysokiej temperaturze. Stwierdzono, że metoda ta jest powolna w porównaniu z innymi metodami i ma nieefektywność ogrzewania z powodu trudności w utrzymaniu równomiernej temperatury.
Nawęglanie gazowe przebiega według tej samej procedury, co przy nawęglaniu pakietowym. Jednak dostarcza tlenek węgla (CO) do pieca w celu poprawy dyfuzji, czego nie robi się w metodzie pakowania. Proces ma problemy z bezpieczeństwem, ponieważ CO jest gazem trującym, który jest bezwonny i bezbarwny i może być wdychany przez osoby pracujące w zakładzie. Metoda gazowa jest preferowana przy nawęglaniu dużych ilości metalu.
W metodzie kąpieli płynnej części metalowe są zanurzane w stopionej soli z dużą ilością węgla. Wcześniej jako główny składnik kąpieli w płynie stosowano cyjanek (CN), który jest śmiertelną trucizną. Został on zastąpiony nietoksycznymi składnikami kąpieli, które mogą osiągnąć takie same wyniki nawęglania jak cyjanek.
Metoda próżniowa wymaga środowiska grzewczego wolnego od tlenu i nawęglającego metal pod niskim ciśnieniem. Metoda wykorzystuje piec o złożonej strukturze i pojedynczy składnik, aby stworzyć środowisko bogate w węgiel — metan (CH4). Środowisko beztlenowe pozwala na znaczny wzrost temperatury, zwiększając w ten sposób rozpuszczalność węgla i szybkość dyfuzji. Proces nie powoduje utleniania powierzchni.
Metoda plazmowa wykorzystuje piec próżniowy do podgrzewania metalu. Gdy metal osiągnie temperaturę odpowiednią do przetwarzania, do pieca dostarczany jest gaz szlachetny zawierający gazy węglowodorowe, takie jak CH4. Wysokie napięcie prądu stałego jest wprowadzane między metal a piec w celu wygenerowania wyładowania jarzeniowego, które spowoduje reakcję elektrochemiczną jonów gazu i plazmy prądu stałego w celu nawęglania.
Przy wyborze metody nawęglania należy kierować się względami społecznymi i ekonomicznymi. Metoda musi być przyjazna dla środowiska i nie powinna szkodzić zdrowiu pracowników i społeczności. Powinno to być również opłacalne.