Proces nitrocementácie prebieha v plynnej atmosfére tvorenej plynom ENDO s prídavkom zemného plynu a amoniaku. Nauhličený potenciál atmosféry je riadený kyslíkovou sondou. Všetky dôležité parametre procesu nitrocementácie (teplota, nauhličujúci potenciál, čas) sú monitorované a riadené na základe nastavených programov prostredníctvom moderných riadiacich systémov.
Operácia nitrocementácie spočíva v nasýtení oceľového povrchu uhlíkom a dusíkom pri nižších teplotách ako je teplota cementácie. Prídavok dusíka urýchľuje difúziu uhlíka a zlepšuje kaliteľnosť nasýtenej vrstvy. Nižšia teplota nitrocementácie prispieva k zníženiu deformácií. Dusík zvyšuje obsah zvyškového austenitu v štruktúre zakalených nitrocementovaných vrstiev. Zvyškový austenit na jednej strane znižuje tvrdosť, na druhej strane brzdí vplyv únavových trhlín a zvyšuje únavovú pevnosť nitrocementovaných výrobkov. Veľká pevnosť jadra umožňuje podstatne znížiť hrúbku vrstvy s rovnocennou presnosťou a odolnosťou voči kontaktnej únave.
Nitrocementácia je vhodná, okrem bežných cementačných ocelí, aj pre ocele, ktoré nie sú primárne určené pre tepelné spracovanie, ako je oceľ nelegovaná a automatová.