Ak procesný plyn obsahuje okrem dusíku aj uhlík, potom hovoríme o nitrokarburizácií. Tvrdosť po nitridácií je dosahovaná zlúčením dusíka s nitrido-tvornými prvkami ako hliník, chróm, vanád a ďalšie s ktorými vytvára špeciálne typy nitridov. Počas procesu sa štruktúra jadra nemení (oproti cementácii s kalením alebo kalením vo vákuu), čo vedie k minimalizovaniu deformácií dielu.
Ďalšie zvyšovanie tvrdosti sa dosahuje prostredníctvom intersticiálneho ukladania dusíka do mriežky železa, podiel na celkovom zvýšení tvrdosti je avšak nepatrný. So železom môže dusík taktiež vytvoriť novú fázu, ktorá prednostne rastie na povrchu dielu takzvanú spojovaciu vrstvu.
Táto vrstva ukazuje vlastnosti podobné keramickej vrstve. Vedie k zvýšeniu odolnosti proti opotrebeniu a zvýšeniu odolnosti proti korózii.
