Азоти́рование, нитрирование, диффузионное насыщение азотом поверхностного слоя металлических изделий; вид химико-термической обработки. Азотирование значительно повышает твёрдость, износо-, задиро- и теплостойкость, сопротивление усталости и коррозии деталей машин, механизмов при заранее определяемой деформации изделий. Впервые азотирование внедрено в производство в Германии в 1923 г., после того как инженер А. Фри разработал специальные азотируемые стали (нитраллои), имеющие высокую поверхностную твёрдость. Большой вклад в развитие азотирования в России внесли Н. П. Чижевский, Н. А. Минкевич, Ю. М. Лахтин и др.

Азотирование происходит при температуре 500–1200 °C в среде аммиака. Выше 400 °C начинается диссоциация аммиака (NH3 → 3H + N). Образовавшийся атомарный азот диффундирует в металл, образуя азотистые фазы. Различают азотирование: низкотемпературное (500–600 °C) для стали и чугуна; среднетемпературное (600–750 °C) для сплавов на железной основе (так называемое антикоррозионное); высокотемпературное (750–1200 °C) для специальных сплавов и тугоплавких металлов (Mo, W, Nb и др.). По агрегатному состоянию насыщающих сред азотирование разделяют на газовое (каталитическое газовое, вакуумное, газобарическое) и плазменное (ионное). При азотировании требуемые свойства изделий обеспечиваются благодаря образованию нитридов легирующих элементов на стадиях насыщения и охлаждения без закалки. Азотирование наиболее эффективно для сложнолегированных сплавов. В зависимости от материала изделия твёрдость азотированного слоя по Виккерсу HV составляет до 1300 (что соответствует 13 ГПа), толщина слоя 0,1–0,6 мм, время обработки 4–96 ч. Структура азотированного слоя переменна по толщине, внешняя зона состоит из нитридов, далее – смесь твёрдого раствора с нитридами легирующих элементов и собственно твёрдый раствор с повышенным содержанием азота. Необходимую структуру азотированного слоя получают регулированием температуры, состава среды, степени диссоциации аммиака, давления.

На основе азотирования созданы способы химико-термические обработки, обеспечивающие насыщение поверхностного слоя изделий наряду с азотом также углеродом – углеродоазотирование (карбонитрирование), кислородом – оксиазотирование (оксинитрирование), углеродом и кислородом – оксиуглеродоазотирование (оксикарбонитрирование), серой – сульфоазотирование (сульфонитрирование). При применении этих способов уменьшается хрупкость азотированного слоя, сокращается длительность процесса насыщения, расширяется номенклатура обрабатываемых материалов. Азотирование осуществляют в печах различной конструкции (шахтных, камерных), проходных агрегатах, в установках с использованием тлеющего разряда, тока высокой частоты, электронного и лазерного излучения. Азотированию подвергают коленчатые валы, зубчатые колёса, клапаны, гильзы цилиндров, шпиндели, штампы и др. Поверхность азотированных изделий хорошо шлифуется и полируется.