Während des Nitrocarburierens wird die Randschicht des Werkstücks mit Kohlenstoff und Stickstoff angereichert, wobei eine Nitrierschicht und eine Diffusionsschicht entstehen. Die Härteverlaufskurven bewegen sich aufgrund der höheren Behandlungstemperaturen (540- 610°C) aber auf niedrigerem Niveau als nach einer Nitrierbehandlung. Es werden bevorzugt unlegierte Stähle nitrocarburiert. Es kommt hierbei zu signifikanten Steigerungen von Oberflächenhärte, Korrosionsbeständigkeit und dem Widerstand gegen Abrasions- und Adhäsion. Insbesondere die gute Korrosionsbeständigkeit ist ein häufiger Grund, dieses Verfahren anzuwenden. Durch eine nachgeschaltete Oxidation kann der Widerstand gegen Korrosion nochmals verbessert werden.
Dieses Verfahren wird derzeit bei der RHT im Standort Sennwald durchgeführt.