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Das Carbonitrieren ist eine besondere Art des Einsatzhärtens. Es wird meist bei geringen bis mittleren Einhärtungstiefen angewandt. Neben Kohlenstoff wird gleichzeitig in geringeren Mengen Ammoniak in die Randschicht eindiffundiert. Ammoniak besteht aus Stickstoff und Wasserstoff. Der Stickstoff wirkt bei diesem Verfahren meist als Legierungselement in den Randbereichen des Werkstückes. Dadurch wird die Randhärtbarkeit verbessert und es ist daher möglich, billigere Stähle für eine Härtung zu verwenden. Bei Automatenstählen und Tiefziehstählen besteht jedoch aufgrund des höheren Mangangehaltes die Gefahr der Bildung von Restaustenit.