Tratamento termoquímico que combina a cementação e a nitruração, permitindo a obtenção de camadas superficiais muito duras, com uma espessura de cerca de 0,1 mm, o que é muitas vezes importante em peças de pequena espessura. A carbonitruração pode ser efetuada em qualquer aço. O processo que se utiliza é gasoso, e este tipo de tratamento é aconselhado sobretudo para aços de baixa liga, não sendo necessário qualquer tratamento térmico posterior.
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