Il s'agit d'un procédé consistant à répandre de l'azote sur la surface du matériau pour créer une surface durcie. Ces procédés sont le plus souvent utilisés pour les aciers faiblement alliés. L'ammoniac, riche en azote, est généralement utilisé dans le processus de nitruration. Lorsque l'ammoniac entre en contact avec le métal à haute température, il se décompose en azote et en hydrogène. L'azote se diffuse à la surface du matériau et forme une couche de nitrure. De cette manière, la surface et la profondeur du matériau atteignent jusqu'à un certain point un degré de dureté très élevé par rapport au noyau sous l'influence de la couche de nitrure. Le processus de nitruration est généralement appliqué aux engrenages, aux vilebrequins, aux arbres à cames, aux pièces de soupapes, aux pièces moulées sous pression, aux matrices de forgeage, aux pièces d'armes, aux matrices d'extrusion et de laminage, aux injecteurs et aux outils de moulage en plastique.