Beim Carbonitrieren diffundiert in einer geregelten Gasatmosphäre neben Kohlenstoff, gleichzeitig Stickstoff in geringen Mengen, in die Randschicht ein. Dieses Verfahren wird angewandt, um geringe bis mittlere Einhärtungstiefen von unlegierten oder niedrig legierten Stählen zu erreichen. Bei unlegierten Stählen wird eine höhere Randschichthärte als beim Einsatzhärten erreicht. Dieses Verfahren erhöht den Reibverschleißwiderstand und die Notlaufeigenschaften des Werkstoffes.