Титановата тел образува стабилен карбид с въглерод, което води до висока твърдост. Растежът на карбидния слой между титан и въглерод се определя от скоростта на дифузия на титана в карбидния слой.
Разтворимостта на въглерода в титан е ниска, общо 0,3% при 850 градуса и намалява до приблизително 0,1% при 600 градуса. Поради ниската разтворимост на въглерода в титана, повърхностното втвърдяване по същество се постига само чрез слоя отлагане на титанов карбид и долната област. Карбуризацията трябва да се извършва при условия без -кислород, тъй като праховете, които обикновено се използват за карбуризация на стомана, образуват повърхностни слоеве с твърдост от 2700 MPa и 8500 MPa, когато са изложени на въглероден оксид или въглероден оксид,-съдържащ кислород, и тези слоеве лесно се отлепват.
Обратно, при условия на дезоксидиране или обезвъглеродяване, тънък слой от титанов карбид може да се образува по време на карбуризация във въглен. Твърдостта на този слой е 3200 MPa, съответстваща на твърдостта на титановия карбид. Дълбочината на карбуризирания слой обикновено е по-голяма от дълбочината на азотирания слой при подобни условия.
При богати- на кислород условия трябва да се вземе предвид влиянието на абсорбцията на кислород върху дълбочината на втвърдяване. Само при много тънки дебелини на слоя е възможно да се постигне достатъчна якост на адхезия, когато въглероден прах се въвежда във вакуум или аргон-метанова атмосфера. Обратно, използването на газообразни карбуризиращи агенти може да образува особено твърд и добре-свързан втвърдяващ слой от титанов карбид. В същото време втвърдяващият слой, образуван при температури между 950 градуса и 1020 градуса, е с дебелина между 50 μm и 100 μm. С увеличаване на дебелината на слоя, слоят от титанов карбид става по-крехък и има тенденция да се отлепи. За да се избегне включването на въглеродни примеси в слоя от титанов карбид поради разлагане на пропан, определена доза от приблизително 2% обемни пропан трябва да се добави към инертния газ по време на газовата карбуризация. При използване на пропан като добавка по време на метанова карбуризация се получава по-ниска повърхностна твърдост. Когато якостта на свързване достигне 800 kPa, използването на пропан в газовата карбуризация води до най-добра устойчивост на износване, въпреки че измерената дебелина на втвърдяващия слой е много тънка. Водородът се абсорбира при използване на газообразни карбуризиращи агенти, но трябва да бъде отстранен отново по време на вакуумно отгряване.
