等离子氮碳共渗处理后在结构钢表面生成一层化合物层(主要相成分为fe2～3n 和fe3c)，该化合物层的硬度比结构钢基体高几倍，所以处理后显著提高了结构钢表面的抗磨损性能。如果离子氮碳共渗后在某一特定温度下通入一定比例的氢气和氧气进行氧化处理，又在化合物层的表面生成一层致密的fe3o4 氧化膜，fe3o4化学稳定性高，不溶于酸或碱，膜层比较致密，摩擦系数比较低，能够阻碍腐蚀介质与基体金属的直接接触，所以氧化处理显著提高了结构钢表面的抗腐蚀性能。该氧化膜甚至具有比镀铬处理还优越的抗腐蚀性能。由此，诞生了等离子氮碳共渗与氧化复合处理工艺。
等离子氮碳共渗与氧化复合处理是在等离子氮碳共渗完后再进行氧化处理的一种新的离子化学热处理工艺。它是利用稀薄气体辉光放电形成活性氮、碳离子，在直流电场中对工件进行热处理的一种表面改性技术。该工艺是先通过等离子氮碳共渗使工件表面生成高硬度的fe2～3n 和少量fe3c 化合物层，再通过等离子氧化处理使工件表面形成一层黑色致密、耐腐蚀的fe3o4 膜。这样，经过等离子氮碳共渗与氧化复合处理后，不仅提高了结构钢表面的硬度和耐磨性，而且还可以显著提高结构钢表面的耐腐蚀性能。据报道：结构钢表面经这种处理后，工件表面的耐蚀性能超过镀硬铬处理的耐蚀性能，还解决了盐浴氮碳共渗 抛光 氧化处理技术对环境污染的问题。而且，等离子氮碳共渗与氧化复合处理工艺的全过程都是在同一炉中不间断地完成的，减少了换炉及氧化时的二次加热，达到省时节能降耗的效果。由于该复合处理有这些其他处理所不具有的优点，所以现在的应用越来越广泛。
等离子氮碳共渗氧化复合处理工艺已在汽车工业中获得广泛应用，主要用于汽车的球头销、导向螺杆、换档选择器、弹簧零件等。另外，液压和泵系统中也广泛应用了这种处理工艺，主要是用在液压和泵的活塞杆、导向套、汽缸、弹簧片等零件，处理后可使表面粗糙度大大减小；抗腐蚀性能显著提高，盐雾腐蚀中出现锈点的时间大于240 h；表面硬度提高到750hv以上；疲劳极限显著提高到在弯曲点拉伸为100%。硬化层上的氧化层有低的摩擦系数的特点，相当于硬化层上有一层软膜，起到润滑的作用，摩擦因数大幅度减少到0.05，所以处理后更能够显著提高工件表面的抗磨损性能。等离子碳氮共渗氧化复合处理工艺还有尺寸和形状精度高的优点，所以处理后的工件不再需要进行昂贵的机械精加工。复合处理后的工件在低温条件下可以焊接。等离子氮碳共渗与氧化复合处理在传动系统中也有广泛应用，主要应用于齿轮轴、换档杆、同步齿轮等零件，处理后硬化深度为可达0.3～0.8mm。