Nitrasyon işlemi gaz nitrürleme fırınlarında 480-590 °C arasında yapılan yüzey sertleştirme işlemidir.
Daha çok alaşımca zengin çeliklere uygulanan bir prosestir. Yüksek sıcaklıkta azot atomları çelik yüzeyine arayer atomları olarak difüze olarak çelik yüzeyinde aşınmaya ve korozyona karşı dirençli sert bir tabaka oluşturulur.
Bu işlem sonucunda çelik yüzeyinde aşırı sert olan beyaz tabaka ve difüzyon tabakası denilen bir tabaka bulunur. Düşük sıcaklıkta yapılması distorsiyonun minimum seviyeye çekilmesine yardımcı olur.
Nitrasyon derinliği 0.05 mm ile 0,8 mm arasında proses şartları ve malzeme cinsine göre değiştirilir.
Nitrasyon sonrası en iyi sonucun alınabilmesi için sertleştirilmiş ve temperlenmiş, dekarbürüzsyona uğramamış malzemeler olması tercih edilir.
Düşük sıcaklıkta uygun nitrasyon potansiyeli sağlandığında çift fazlı ( Y/ε - nitrür ) nitrasyon tabakası oluşturulabilir.

Nitrasyon işleminin bazı avantajları aşağıda belirtilmiştir:
* Aşınma direncinde artış
* Korozyon direncinde artış
* Yüksek yüzey sertliği