Węgloazotowanie to metalurgiczny proces utwardzania powierzchni stosowany w celu poprawy odporności części metalowych na zużycie. Podobnie jak w konwencjonalnych procesach nawęglania gazowego, węgloazotowanie cechuje włączenie składnika azotowego w postaci amoniaku. Ze względu na krótsze czasy cyklu i niższe temperatury proces ten jest bardziej ekonomiczny niż nawęglanie, co czyni go bardziej pożądanym procesem dla masowo produkowanych części o niskich kosztach. Proces ten ma również dodatkowe korzyści, takie jak zwiększona odporność na zniekształcenia podczas gaszenia. Służy do utwardzania części, takich jak zęby kół zębatych, łożyska i narzędzia o różnych wartościach twardości powierzchni i średniej grubości powłoki.
Części metalowe do nawęglania lub nawęglania to jedna z najstarszych i najskuteczniejszych metod zwiększania ich odporności na zużycie. Proces ten tworzy cienką warstwę lub obudowę z twardszego, odpornego na zużycie materiału na powierzchni części, podczas gdy wewnętrzna struktura pozostaje ciągliwa i wytrzymała. Nawęglanie jest najstarszą formą nawęglania i polega na podgrzaniu części w obecności materiału bogatego w węgiel. Węgiel przenika powierzchnię części podczas tego procesu, tworząc w ten sposób bardzo twardą warstwę powierzchniową po szybkim hartowaniu lub chłodzeniu. Węgloazotowanie jest podobne do nawęglania z wyjątkiem dodawania amoniaku do źródła węgla, niższych temperatur procesu i krótszych czasów cyklu.
W trakcie procesu wraz z materiałem węglowym wprowadzany jest amoniak jako źródło azotu. Włączenie azotu umożliwia krótsze cykle ekspozycji na ciepło i niższe temperatury procesu. Średnia temperatura konwencjonalnego procesu nawęglania wynosi od 950°F do 3100°F (510°C–1700°C) z temperaturami węgloazotowania w zakresie od 1560°F do 2820°F (850°C–1550°C). Czynniki te oznaczają znaczną oszczędność kosztów produkcji, dzięki czemu jest to idealny proces utwardzania powierzchniowego dla dużych ilości, tanich części. Proces charakteryzuje się również korzyściami w postaci niższych współczynników odkształceń hartowania, większej odporności na zmęczenie metalu i wyższej udarności.
Możliwe wartości twardości powierzchni w procesie węgloazotowania mieszczą się w zakresie od 55 do 62 HRC, a średnia grubość powłoki wynosi 0.003 do 0.02 cala (0.07–0.5 mm). W przypadkach, gdy wymagane są specjalistyczne właściwości powierzchni kombinowanej, część można wstępnie nawęgloć do głębokości 0.1 mm, a następnie poddać węgloazotowaniu. Te procesy utwardzania kompozytów mają tę zaletę, że oferują głębsze, trwalsze obszary nawęglania o zwiększonej udarności i odporności na zmęczenie procesu węgloazotowania. Części, które są zwykle utwardzane powierzchniowo przez węgloazotowanie, obejmują elementy złączne, kołki blokujące, zęby kół zębatych, łożyska, wały, krzywki i narzędzia.