Titaniumdraad vormt met koolstof een stabiel carbide, wat resulteert in een hoge hardheid. De groei van de carbidelaag tussen titanium en koolstof wordt bepaald door de diffusiesnelheid van titanium in de carbidelaag.
De oplosbaarheid van koolstof in titanium is laag, in totaal 0,3% bij 850 graden, en neemt af tot ongeveer 0,1% bij 600 graden. Vanwege de lage oplosbaarheid van koolstof in titanium wordt oppervlakteharding in wezen alleen bereikt via de afzettingslaag van titaniumcarbide en het onderliggende gebied. De opkoling moet worden uitgevoerd onder zuurstof-vrije omstandigheden, omdat de poeders die gewoonlijk worden gebruikt voor de opkoling van staal oppervlaktelagen vormen met een hardheid van 2700 MPa en 8500 MPa bij blootstelling aan koolmonoxide of zuurstof-die koolmonoxide bevat, en deze lagen kunnen gemakkelijk worden afgepeld.
Daarentegen kan onder deoxiderende of ontkolende omstandigheden een dunne laag titaniumcarbide worden gevormd tijdens het carbureren in houtskool. De hardheid van deze laag bedraagt 3200 MPa, consistent met de hardheid van titaniumcarbide. De diepte van de gecarboniseerde laag is in het algemeen groter dan de diepte van de genitreerde laag onder soortgelijke omstandigheden.
Onder zuurstof-rijke omstandigheden moet rekening worden gehouden met de invloed van zuurstofopname op de verhardingsdiepte. Alleen onder zeer dunne laagdiktes is het mogelijk om voldoende hechtkracht te bereiken wanneer koolstofpoeder in een vacuüm- of argon-methaanatmosfeer wordt gebracht. Het gebruik van gasvormige carboneermiddelen kan daarentegen een bijzonder harde en goed-gebonden hardingslaag van titaniumcarbide vormen. Tegelijkertijd is de verhardingslaag gevormd bij temperaturen tussen 950 graden en 1020 graden tussen 50 μm en 100 μm dik. Naarmate de laagdikte toeneemt, wordt de titaniumcarbidelaag brosser en heeft deze de neiging af te pellen. Om de opname van koolstofverontreinigingen in de titaniumcarbidelaag als gevolg van de ontleding van propaan te voorkomen, moet tijdens de gascarbonisatie een gespecificeerde dosis van ongeveer 2 vol.% propaan aan het inerte gas worden toegevoegd. Bij gebruik van propaan als additief tijdens de carburatie van methaan wordt een lagere oppervlaktehardheid verkregen. Wanneer de hechtsterkte 800 kPa bereikt, resulteert het gebruik van propaan bij gascarburatie in de beste slijtvastheid, hoewel de gemeten dikte van de verhardingslaag erg dun is. Bij het gebruik van gasvormige carboneermiddelen wordt waterstof geabsorbeerd, maar moet bij het vacuümgloeien weer worden verwijderd.
