Цемента́ция — химико-термическая обработка стали, заключающаяся в диффузионном насыщении углеродом поверхности стальных изделий из низкоуглеродистой стали (0, 1-0, 2% углерода) с целью увеличения твердости, износостойкости и предела прочности. В ряде случаев цементация может быть использована при обработке шарикоподшипников и коррозионностойких сталей. Независимо от способа цементации, концентрация углерода в поверхностном слое после обработки не должна превышать 1, 1-1, 2%. Более высокое содержание углерода ведет к повышению хрупкости стали.
Поверхностный слой цементованного изделия имеет структуру заэвтектоидной стали (перлит и вторичный цементит), поэтому для придания стали требуемых эксплуатационных свойств после процесса цементации необходимо провести ее термическую обработку. Термообработка цементируемой стали заключается в закалке и низком отпуске; температурно-временные параметры режима термической обработки подбираются в зависимости от химического состава стали, ответственности, назначения и геометрических размеров цементованного изделия. Обычно применяется закалка от температуры цементации непосредственно после завершения процесса химико-термической обработки или после подстуживания до 800-850 °С. После закалки следует отпуск при температурах 160-180 °С. Цементацию можно проводить в твердой, жидкой или газообразной средах, называемых карбюризаторами.
При твердофазной цементации цементуемые детали упаковываются в цементационные ящики, загружаются в печь, нагретую до температур 600-700 °С, а затем нагреваются до температуры цементации — 930-950 °С. По окончании процесса цементации ящики вынимаются из печи, охлаждение деталей происходит внутри цементационных ящиков на воздухе. Цементация в жидкофазном карбюризаторе применяется для мелких деталей. Недостатками цементации в жидкой среде является неравномерность глубины цементованного слоя и необходимость частых регенераций углероднасыщенного расплава. В случае серийного и крупносерийного производства цементованных изделий наибольшее распространение получила цементация в газообразных карбюризаторах, а также вакуумная цементация. При вакуумной цементации детали помещают в нагревательную печь, вакуумируют, а затем нагревают до 1000-1100 °С, после этого в печь подается газообразный карбюризатор — очищенный природный газ, пропан или бутан. Этот метод позволяет ускорить процесс цементации, повысить качество получаемого слоя.