Физический процесс цементации стали заключается в поверхностном диффузионном насыщении стали углеродом с целью повышения твёрдости и износоустойчивости. 4

Процесс стартует с разогрева изделия в контейнерах с углеродосодержащими веществами (древесный уголь, карбюризаторы) при температуре 850–950 °С. 1 При этом атомы углерода диффундируют в поверхностные слои металла, образуя твёрдые карбиды. 1 Глубина слоя регулируется временем выдержки при постоянной температуре. 1

Существует несколько основных способов цементации: 1

• Жидкостная. 1 Насыщение поверхности углеродом из расплавленных солей (обычно цианистых). 1 Процесс протекает при температуре 850–950 °C, позволяет получить слой высокой твёрдости. 1
• Газовая. 1 Науглероживание в газовой среде: пропан, метан, природный газ. 1 Происходит при температуре 900–950 °С. 1 Главная особенность метода — высокая производительность процесса. 1
• Вакуумная. 1 Проводится в вакуумных печах при давлении не более 10 мм рт.ст.. 1 На выходе получается высококачественное цементованное покрытие. 1
• В твёрдой среде. 1 Насыщение углеродом из твёрдого карбюризатора (древесный уголь, кокс). 1 Процесс длительный, применяется реже других видов. 1

После цементации изделия подвергают термообработке, приводящей к образованию мартенситной фазы в поверхностном слое изделия (закалка на мартенсит) с последующим отпуском для снятия внутренних напряжений. 4