V průběhu nitrocementace je na povrchu ocelového dílu vytvořena tvrdá, otěruvzdorná vrstva, která vedle uhlíku obsahuje také menší množství dusíku. Dusík je do atmosféry dodáván čpavkem, který je vkapáván do nahřívací komory pece. Díly jsou většinou po provedení nitrocementace zakaleny do oleje nebo solné lázně.
Ve srovnání s cementací je nitrocementace prováděna při nižších teplotách, mezi 850°C a 870°C, a po kratší dobu. Dříve uvedené v kombinaci s faktem, že dusík potlačuje difúzi uhlíku, znamená, že nitrocementační vrstva je obecně nižší než vrstva, která je typická pro cementované díly. Nitrocementační vrstva dosahuje 0,075-0,6 mm.
Nitrocementace se používá u menších ozubených kol, jako náhrada cementace, a u slabostěnných dílů. Výhodou jsou menší deformace, vyšší tvrdost a odolnost proti opotřebení.
S velkým úspěchem lze touto metodou vytvrdit oceli třídy 11.
