L'objectif de la nitruration est d'enrichir au carbone la couche superficielle des aciers cémentés à faible teneur en carbone jusqu'à une profondeur définie, afin d'obtenir des propriétés spécifiques (augmentation de la dureté, de la résistance au roulement et à l'abrasion) sur la couche superficielle après la trempe. Le noyau du composant, qui n'est pas enrichi au carbone pendant la trempe, reçoit, en raison de la faible teneur en carbone, une structure d'une ténacité et d'une résistance à la flexion élevées pour une dureté plus faible, ce qui permet d'augmenter la résistance à la flexion.

La cémentation est un procédé thermochimique constitué de plusieurs sous-procédés : Carburation, trempe et recuit. Lors de la carburation, le produit à traiter est soumis à une atmosphère cédant du carbone pendant un temps déterminé, supérieur à 100 heures selon la profondeur de carburation, à une température comprise entre 850 °C et 950 °C. En raison du gradient de concentration en carbone réglé entre l'atmosphère du four et le composant, le carbone pénètre dans la surface du composant et se diffuse en profondeur dans la pièce. La trempe est le sous-procédé au cours duquel le produit à traiter est refroidi brusquement après avoir été carburé, selon le matériau, généralement dans de l'huile.

Le revenu et le recuit ultérieur permettent d'obtenir la dureté souhaitée de la surface par réchauffement.