Stal azotowana jest twardsza od stali poddanej nawęglaniu. Azotowaniu poddaje się zazwyczaj wysokiej jakości stale stopowe, natomiast nawęglanie dedykowane jest dla stali niestopowych. Stal poddana procesowi azotowania wykazuje własności antykorozyjne, a stal nawęglana nie. Do azotowania stal jest najpierw poddawana obróbce cieplnej, a dopiero po niej następuje azotowanie. W przypadku nawęglania najpierw jest nawęglanie, a dopiero po nim obróbka cieplna. Stal azotowana wymaga wysokiego odpuszczania, by wywołany został efekt tzw. twardości wtórnej. W stalach nawęglonych nie należy stosować wysokiego odpuszczania aby nie zmiękczyć nawęglonych powierzchni.
Najistotniejsze różnice Cecha, technologia Azotowanie Nawęglanie Pierwiastek nasycający Azot Węgiel Stale poddawane obróbce Wysokiej jakości stale stopowe Stale niskostopowe Stale niestopowe niskowęglowe (do 0,25%) niskiej jakości Twardość po obróbce 900–940 HV (67– 68 HRC) 700 HV (60 HRC) Własności antykorozyjne powłoki Tak Nie Temperatura prowadzenia procesu 500–550 °C 900–950 °C Temperatura ta zapewnia odpowiednio intensywną dyfuzję atomów azotu. Aby węgiel mógł dyfundować do stali, wymagane jest podniesienie jej temperatury powyżej temperatury A3 (zob. wykres) aby uzyskać austenit (bez ferrytu), w którym graniczne stężenie węgla może być niemal stukrotnie wyższe.