Совместное насыщение стали углеродом и азотом объединяет в один процесс цементацию и азотирование и может проводиться из различных сред – твёрдой, жидкой и газовой. Основное назначение этих процессов – повышение твёрдости, износостойкости, предела выносливости, а иногда коррозионной стойкости материалов.

На заводах широко применяют два процесса: нитроцементацию и цианирование. Принципиальное отличие этих процессов заключается в том, что нитроцементацию осуществляют в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака, а цианирование – в расплавленных солях, содержащих группу «СN».

Установлено, что при одновременном насыщении поверхностного слоя стали углеродом и азотом диффузия углерода ускоряется.

Нитроцементацию ведут при 850–870 ^oС в контролируемой эндотермической атмосфере, к которой добавляют 5–15 % природного газа и 3–10 % NH₃. Вместо эндогаза используют также экзо-эндотермическую атмосферу (20 % Н₂, 20 % СО, 60 % N₂), что повышает предел выносливости и сопротивление хрупкому разрушению. В качестве насыщающей среды иногда применяют триэтаноламин (НОСН₂СН₂)₃N, вводимый каплями в рабочее пространство печи. Слой толщиной 0,25–1,0 мм формируется за 2–10 ч.

Нитроцементация отличается от газовой цементации более низкой примерно на 100^oС температурой процесса, меньшим деформированием и короблением изделий, обеспечивает получение упрочнённых слоев с более высоким сопротивлением изнашиванию
и коррозии.

Цианирование ведут в расплавленных солях, содержащих NaCN, в широком температурном диапазоне: от 820–860 ^oС (среднетемпературное цианирование, получение слоя толщиной 0,15–0,35 мм, продолжительность 30–90 мин) до 930–960 ^oС (высокотемпературное цианирование, получение слоя толщиной 0,5–2,0 мм, продолжительность 1,5–6 ч).

Цианирование по сравнению с цементацией имеет следующие преимущества: требует меньшего времени для получения слоя одинаковой толщины, характеризуется меньшими деформациями и короблением изделий сложной формы, обеспечивает более высокое сопротивление металлов износу и коррозии. Недостаток – токсичность и высокая стоимость цианистых солей.

Упрочнение стали углеродом и азотом в твёрдой среде с использованием древесного угля, жёлтой кровяной соли K₄Fe(CN)₆ и соды Na₂CO₃ не получило широкого распространения из-за малой производительности. Процесс применяется на заводах, где нет специального оборудования для упрочнения изделий в газовой и жидких средах.

После насыщения проводят закалку и низкотемпературный отпуск при 160–180 ^oС. Твёрдость упрочнённого слоя составляет 58–64 HRC (HV 570–690). При оптимальных режимах насыщения формируется структура, состоящая из мелкокристаллического мартенсита, мелких равномерно распределённых зёрен карбонитридов и 25–30 % остаточного аустенита.

Совместное насыщение стали азотом и углеродом широко применяют на автомобильных и тракторных заводах.