La carburación consiste en la difusión de carbono en la capa superficial del material. Para este proceso se requieren altas temperaturas (por encima de AC3); la difusión se acelera con la temperatura y con un tiempo de mantenimiento prolongado (dependiendo del espesor de la capa carburada que se desee obtener).
Este proceso se lleva a cabo en atmósfera controlada, basada en un alto potencial de carbono (endogás + metano, endogás + propano, N₂ + metanol + propano).
Después de la carburación, el material es sometido a endurecimiento y revenido a baja temperatura.
La estructura obtenida es una martensita de alto contenido de carbono, con alta dureza y buenas propiedades mecánicas, incluso en aceros de bajo contenido de carbono.
El proceso de carburación puede realizarse en: