Азотированием называется процесс насыщения поверхностного слоя детали азотом. Иногда этот процесс называют азотацией или нитрированием (от греческого слова «нитро», что в переводе означает азотосодержащий). Азотирование придает поверхности детали особо высокую твердость и износостойкость, которые сохраняются при нагреве до 500—600°С. Это важное преимущество азотированных деталей перед цементированными, которые могут сохранять высокую твердость лишь до 200—250°С. Кроме того азотирование повышает устойчивость стали против коррозии в атмосфере влажного воздуха и пара. При азотировании, как и при поверхностной закалке, благодаря увеличению удельного объема стали в поверхностном слое возникают большие внутренние сжимающие напряжения. Они способствуют снижению растягивающих напряжений от внешней нагрузки при работе детали. В результате износостойкость детали, т. е. способность выдерживать большое число повторных нагрузок, повышается. Процесс азотирования имеет также и некоторые технологические преимущества перед цементацией: после азотирования не требуется закалка, температура процесса на 350—400°С ниже, чем при цементации. В результате коробление деталей при азотировании получается меньшим. Для предотвращения коробления и поводок, а также сохранения геометрии и размеров, заготовки перед механической обработкой подвергают закалке с последующим отпуском при температуре на 30-50 градусов выше температуры А. Серьезным недостатком азотирования является большая длительность этого процесса. Цикл азотирования длится до двух суток. К тому же для азотирования приходится применять дорогие легированные стали, и потому азотированные детали получаются в 2—3 раза дороже, чем обычные. Высокая твердость азотированного слоя объясняется тем, что азот, проникая в поверхность металла, образует химические соединения с элементами, входящими в состав стали, — алюминием, хромом, молибденом и др. Такие соединения называют нитридами. Они имеют высокую твердость, а главное — выделяются в виде очень мелкодисперсных частиц. Как всегда в таких случаях, атомная решетка вокруг мест их выделений искажается, и в результате возникают многочисленные препятствия для перемещения дислокаций.