Karbonitrering innebär att uppkolningsgasen förses med ammoniak. Vid dess sönderfall bildas atomärt kväve som diffunderar in i stålytan. Kvävet ger det uppkolade ytskiktet ökad härdbarhet och bättre slitstyrka. Olegerat sätthärdningsstål har svag härdbarhet jämfört med legerat. Karbonitrerat stål kan ibland ersätta ett legerat, dyrare alternativ. Se även uppkolning.