Banyo nitrasyon, yüksek miktarda siyanad içeren siyanürlü tuz banyolarında yapılır. Burada, yüksek sıcaklarda siyanürden (CN) Karbon ayrışmasına benzer olarak, düşük sıcaklıkta azot ayrıştırılarak çeliğe verilir. Banyo nitrasyonu gaz nitrasyonuna nazaran üstün tarafı, banyo nitrasyonunda 500°C gibi düşük sıcaklıklarda daha yüksek sertliğe ulaşılabilmesi ve küçük nüfuz derinliklerinde, eşit derinliğe daha kısa sürede ulaşılabilinmesidir. (Hızlı ısınma) Parçaların tuz banyosuna daldırılıp alınması da gaz fırınlarındaki nitrasyona nazaran daha kolaydır. Ayrıca, koruyucu kaplama yapılmaksızın bölgesel olarak kısmi daldırılarak, bölgesel nitrasyon yapılabilir. Ancak kusur olarak, hızlı ısınmanın daha çok deformasyon doğurma tehlikesi vardır. Hız çeliklerinin dışında, banyo nitrasyonu yüksek yüzey sertliklerine ulaşmak amacıyla daha az kullanılır. Daha çok, yüksek aşınma dayanımlı yüzey elde edinmek istenir yada değişken eğimli gibi zorlamalarda yüksek sürekli dayanım için tercih edilir.

Banyo nitrasyonda, yalnızca azot difüzyonu değil, aynı zamanda karbon difüzyonu da olacağından S-Nitrürü yerine S-Karbonitrürü teşekkül eder.   S-Karbonitrürü Karbon atomlarının da alınmasından oluşmaktadır. Karbon alınması, aşınma dayanımını da yükseltir. Aşınmaya dayanıklı fakat ince olan karbonitrür bağlantı tabakası, azot difüzyonu yüksek sıcaklıklarda engeller. Azot bu bölgede 570°C gibi (590°C üzerine çıkılmaz.) yüksek sıcaklıklarda nitrür olarak bulunmaz, aksine ferrit kafesine yerleşir. Azot atomu,  kafes aralığından büyük olduğu için, kafeste biraz genişleme olur. Bu bölgede difüzyon biraz hızlı seyreder, 5700C de 10 ssate 0,5 ila 0,8 mm derinliğe ulaşır. Bu durum, özellikle nitrür teşekkül ettiren alaşım elemanları fazla olmadığında meydana gelir. Bundan dolayı banyo nitrasyonu hem alaşımsız ve hemde düşük alaşımlılar için uygundur. Alaşım nitrürü teşekkül ettiren elemanların miktarı arttıkça difüzyon süresi de uzar. Bu durumda ferritte yerleşen azot miktarı da azalır. Ancak bu durumun nitrasyon çeliklerinlerinde fazla önemi yoktur.

Nüfuz eden azotun, ferrit kafesine yerleşmesi önemli bir sertlik artması sağlamaz. Buna karşın, aşınma direnci oldukça artar. Ğer çelikler bu yumuşak nitrasyondan sonra örneğin su içerisinde hızlı soğutulursa, azot çözünmüş olarak kalır. Yavaş soğumada ise iğnesel formda demir nitrür (Fe4N) olarak ayrışır. Çelik hızlı soğutmadan sonra yaşlandırılırsa, çok yavaş olarak ince yapılı çökelme meydana gelir. Bu çökelme, pek az ısıtmada hazırlanır. Isıtma sıcaklığı ne kadar yüksek ise, çökelme o kadar çabuk olur ve o kadar kaba iğneler teşekkül eder. Yüzeyin aşınma direnci , sıcaklıkla ve zamna artar. Eğer kaba iğneler oluşursa, tekrar azalır. Aşınma direncinin dışında, değişken eğme dayanımı gibi sürekli dayanım değerleri, yumuşak nitrasyonda anlam taşır. Alaşımlı çeliklerde bu etki, azotun alaşım elemanı ile bağlantı yapmadığında görülür. Sürekli dayanımın büyüklüğü, malzemeye, nitrasyondan sonra ani soğutmaya ve yaşlandırmaya bağlıdır. Ferrit kafesinde çözünmüş nitrür iğneleri formunda çökelmesi, sıcaktakine benzer şekilde, soğuk şekillendirmeyle de olur.

Değişken zorlamada bu olay görülür. Oda sıcaklığında sürekli dayanımın yükselmesi, hemen zorlamanın başlangıcında olur ve bu anda nihai değere ulaşır.Normal mikroskop altında, yapıdaki nitrür çökelmesi gözlenemez. Daha çok azot atomları ve bağlantı atomlarının küreselleşmesi mevcuttur.

Banyo nitrasyon, % 25-50 siyanür ve %50 siyanat içeren siyanür banyolarında yapılır. Parçaların daha önce ıslah edilmesi yararlıdır. Banyo sıcaklığı genellikle 500 ila 580 0 C arasındadır. Nitrasyon süresi, normal olarak 2 saattir. Nitrasyondan sonra parçalar suda ani soğutulurlar. Büyük gerilmelerden sakınmak için 80 0 C ye kadar ısıtılmış banyolarda kullanılabilir. Parçalar, yüksek sıcaklıklarda uzun süre bekletilmemelidirler. Bazan havada soğutma da uygulanabilir. Bu nitrasyon yüksek yüzey basınçlarının mevcut olmadığı, özellikle aşınmaya dayanıklılık istenen yerlerde kullanılır. Ayrıca, değişken eğme ve değişken burulma zorlanmalarında sürekli dayanım da yüksektir. Yumuşak nitrasyon, korozyon dayanımını yükseltmek için de kullanılabilir. Yüksek polimer (plastik) malzemelerinin ekstrüzyon kalıplarında da yumuşak nitrasyon tercih edilir.

Yumuşak nitrasyonda nitrasyon için banyoda siyanat bulunması zorunludur. Tenifer yönteminde , siyanüre havanın oksijeni etki ettirilerek siyanat teşekkül eder. Yeterli siyanat miktarına ulaşabilmek için, tenifer banyolarında hava da verilebilir. Havanın yağsız ve susuz olası ve potaya demir olmayan metal borularla verilmesi gerekir.

Yumuşak nitrasyonun değişik bir uygulaması olan sülfonitrasyon da (kükürt-iyan yöntemi) değişik konsatrasyonu olan banyoda, çelik ve yüzeyine ilave olarak kükürt nüfuz ettirilir. Yöntem, alaşımsız, düşük ve yüksek alaşımlı ( ostenitik çelikler dahil) çeliklere uygulanabilir. Burada difüzyon bölgesinde kükürtlü bağlantılar da oluşur. Difüzyon 560 – 580 0 C sıcaklıkta uygulanır. Bu yöntemle, özellikle takımlarda aşınma direnci yükseltilebilir. Mat yüzey ve iyi kayma özellikleri, sülfonitrasyonla sağlanabilir.

Nitrasyon işlemi, her tür çelik malzemeye, hatta demir esaslı malzemelere uygulanabilir. Buna karşın, özellikle yüksek yüzey sertliği istenen ve ıslah edildikten sonra nitrasyon uygulanabilen ince taneli çelikler geliştirilmiştir. Nitrasyon uygulanmış parçalarda azotun alınması 1000 0 C sıcaklığındaki vakum fırınlarda yapılabilir.