Азоти́рование, химико-термическая обработка, технологический процесс насыщения азотом поверхности металлических изделий для повышения твердости, износоустойчивости, предела усталости, стойкости к появлению задиров и к кавитационным воздействиям, для повышение коррозионной стойкости в водных средах и атмосфере. Азотированию подвергают сталь, титан, некоторые сплавы, наиболее часто — легированные стали, особенно хромоалюминиевые, а также сталь, содержащую ванадий и молибден. Наиболее широко в промышленности применяется азотирование стали, так как ее азотированный поверхностный слой толщиной, как правило, менее 1 мм приобретает в результате образования в нем дисперсных нитридных фаз высокую твердость без дополнительных обработок. Поэтому азотированию часто подвергают готовые стальные изделия после окончательной термической и чистовой механической обработки (шлифования). Азотированию также подвергают самые разнообразные по составу и назначению стали: конструкционные и инструментальные, жаропрочные и коррозионностойкие, спеченные порошковые стали, а также ряд тугоплавких материалов.
Азотирование проводится при температурах значительно ниже температур цементации и температур фазовых превращений, поэтому иногда этот процесс называют низкотемпературной химико-термической обработкой или низкотемпературным азотированием. Процесс азотирования обычно осуществляется при выдержке при температуре 500-650 °С в среде аммиака (частично диссоциированный NH3, обычно с добавками N2, ). Образовавшийся атомарный азот диффундирует в металл, образуя азотистые фазы. Этот процесс длительный, для получения слоя толщиной 0, 2-0, 4 мм требуется 20-50 ч. Повышение температуры ускоряет процесс, но снижает твердость слоя. Для защиты мест, не подлежащих азотированию, применяются лужение (для конструкционных сталей) и никелирование (для нержавеющих и жаропрочных сталей). Для ускорения процесса и снижения хрупкости азотированного слоя газовое азотирование чаще выполняют в два этапа: сначала при температурах 500-520 °С, а затем при 560-600 оС.
Азотирование стальных изделий может проводиться также и в жидкой среде при температурах 500-600 оС. Для азотирования в жидких средах, которое называют мягким азотированием или тенифер-процессом, применяют расплавы цианид-цианатных солей или ванны на основе карбамида. Однако жидкое азотирование не получило распространения из-за токсичности процесса. Для насыщения азотом поверхностей деталей из ферритных и аустенитных сталей, ряда тугоплавких металлов — титана, молибдена, ниобия, ванадия и т. д. используется процесс высокотемпературного азотирования (600-1200 °С). Азотированные стали значительно превосходят по износоустойчивости цементированные и закаленные стали.