一般碳氮共渗后的缓冷的组织与渗碳的相似，也可分为过共析区、共析区、亚共析区，仅在表面有较多的碳氮化物，经淬火后，在渗层中含有较多的残余奥氏体。共渗层组织外层为碳氮化物+马氏体+残余奥氏体，扩散层为马氏体+残余奥氏体。

碳氮化物使工件表面造成很大的压应力，使碳氮共渗层比渗碳层有较高的耐磨性和高的接触疲劳强度，且具有较小的动摩擦系数。

由于大多数合金元素易形成碳氮化物并且阻碍碳氮原子向内扩散，致使表层碳氮浓度增高，化合物较薄，扩散层较浅，同时使残余奥氏体增加，碳氮共渗后的弯曲强度和冲击韧性，随共渗层中残余奥氏体的增加而降低；但一定数量的残余奥氏体可以提高耐磨性，残余奥氏体过多则又会降低耐磨性，这是因为过多的残余奥氏体使接触面产生胶合而加速磨损，

碳氮共渗、淬火后（未经冷处理）的硬度在共渗层表面区的硬度较次表面稍低。这是因为其中有一定量的残余奥氏体存在。残余奥氏体量越多，硬度值得降低越多；共渗层很薄时，最高硬度区才接近于共渗层得表面，随着共渗层厚度的增加，最高硬度区向中心移动。