Beim Gasnitrieren wird das Werkstück im Ammoniak-Gasstrom bei Temperaturen zwischen 500°C und 550°C über einen Zeitraum von 4 bis 100 Stunden behandelt. Dabei spaltet sich während der gesamten Wärmebehandlungsdauer das Ammoniak (NH3) in atomaren Stickstoff und Wasserstoff auf. Der atomare Stickstoff diffundiert dann in die Werkstückoberfläche ein.

Ziel dieses Wärmebehandlungsverfahrens ist eine Erhöhung der Verschleißfestigkeit und Härte der Oberfläche.

Das Gasnitrieren wird in der Regel nur für legierte Stähle angewandt.