Sementasyon veya Karbürizasyon en eski yüzey sertleştirme şleminden biridir. Kolay işlenebilirliği ile bilinen düşük karbonlu çeliklerin , işlendikten sonra istenilen sertlik değerine ulaşabilmek amacıyla yüzeylerine karbon difüzyonuyla sertleştirme işlemine sementasyon denir. Sementasyon işlemi , düşük karbonlu çeliğin, karbonca zengin gaz ortamında östenit sıcaklığına kadar ısıtılarak metal-gaz tepkimesi işlemidir . Bu sıcaklıkta , karbon difüzyonunun yüzeyden çekirdeğe doğru istenilen sementasyon derinliğine kadar bekletilir. Yüzeyi karbonca zenginleşen çelik ardından yağa daldırılıp hızlıca soğuması sağlanır. Böylece karbürlenen yüzeyler martenzitik dönüşüm ile sertleşirken çekirdeğe doğru daha yumuşak kalacaktır. Ancak sementasyon işleminden sonra da menevişleme yapılarak kalıntı gerilmeler alınarak nihai sertlik elde edilir. Böylece yüzeyde sert çekirdekte tok bir malzeme elde edilir.
Parçanın kısmi yerleri semente edilmek istenmiyorsa ısıya dayanıklı ısı koruyucu ile kaplanır. Sementasyon sertleştirme aşınmaya dayanımlı 45-65 HRC yüzey ve tok bir çekirdek sağlar. Sementasyon parçalarının başlıca örnekleri şanzıman ve dişli mili olarak gösterilebilir.
Sertleşme işlemi boyunca dış katmanda karbürlenen martensit, çekirdekten çok daha fazla hacim artışına maruz kaldığı için yüzey sertleştirme işlemi yüzeyde kalıntı basma gerilmeleri yaratır. Bu da parçaların yorulma dayanımında iyileştirme sağlar.
Kalıcı basma gerilmeleri, eğilme ve burulma yükleri sırasında çekme gerilmesine karşı iş yapar, bu da çatlak başlangıcının sadece yüksek gerilme seviyelerinde gerçekleşebilmesine ve/veya var olan çatlağın yavaş ilerlemesine sebep olur.
Sementasyon işlemi ile; Yüksek kırılma dayanımı, Yüksek aşınma dayanımı, Yüksek yüzey sertliği, Yüksek tokluk, Yüksek yorulma dayanımı, gibi özellikler kazandırılır.
