Nitrieren ist ein thermochemisches Diffusionsverfahren zur Erhöhung der Oberflächenhärte, Verschleiß- und Ermüdungsbeständigkeit von Metallen, insbesondere Stählen. Dabei diffundiert atomarer Stickstoff in das Werkstoffgefüge und bildet nitridische Phasen (z. B. γ'-Fe₄N, ε-Fe₂₋₃N oder Legierungsnitriden mit Al, Cr, Mo, V).

Typische Nitriertemperaturen liegen zwischen 480–600 °C, also deutlich unterhalb der Härtetemperaturen, sodass ein Härten und Abschrecken entfallen kann und Maß- sowie Formänderungen gering bleiben. Die gebildete Randschicht gliedert sich in eine Verbindungsschicht (Compound Layer) mit hoher Härte und Korrosionsbeständigkeit und eine darunterliegende Diffusionszone, in der gelöster Stickstoff und feindisperse Nitridausscheidungen die Dauerschwingfestigkeit erhöhen.

Hauptverfahren sind die Gasnitrierung (NH₃-haltige Atmosphäre), das Plasmanitrieren (Glow-Discharge / Ionitrieren im Vakuum) und das Salzbadnitrieren. Plasmanitrieren erlaubt eine besonders präzise Einstellung der Nitrierbedingungen (Temperatur, Gaszusammensetzung, Stromdichte) sowie eine gezielte Steuerung von Schichtdicke und Phasenanteilen. Erweiterungen wie das Plasmanitrocarburieren integrieren zusätzlich Kohlenstoff in die Randschicht.

Werkstoffseitig sind nitrierfähige Stähle durch nitrierbildende Legierungselemente gekennzeichnet, die feinstverteilte, thermisch stabile Nitrate (z. B. CrN, VN, AlN) ausbilden. Eine geeignete Wärmebehandlung vor dem Nitrieren ist entscheidend, da Gefüge, Reinheit und Vorhärte den Nitridierungseffekt wesentlich beeinflussen. Das Nitrieren ist damit ein zentrales Verfahren der Oberflächenhärtung mit hoher Anwendungsrelevanz u. a. für Getriebeteile, Wellen und Formen.