一般碳氮共滲后的緩冷的組織與滲碳的相似，也可分為過共析區、共析區、亞共析區，僅在表面有較多的碳氮化物，經淬火后，在滲層中含有較多的殘余奧氏體。共滲層組織外層為碳氮化物+馬氏體+殘余奧氏體，擴散層為馬氏體+殘余奧氏體。

碳氮化物使工件表面造成很大的壓應力，使碳氮共滲層比滲碳層有較高的耐磨性和高的接觸疲勞強度，且具有較小的動摩擦系數。

由于大多數合金元素易形成碳氮化物并且阻礙碳氮原子向內擴散，致使表層碳氮濃度增高，化合物較薄，擴散層較淺，同時使殘余奧氏體增加，碳氮共滲后的彎曲強度和沖擊韌性，隨共滲層中殘余奧氏體的增加而降低；但一定數量的殘余奧氏體可以提高耐磨性，殘余奧氏體過多則又會降低耐磨性，這是因為過多的殘余奧氏體使接觸面產生膠合而加速磨損，

碳氮共滲、淬火后（未經冷處理）的硬度在共滲層表面區的硬度較次表面稍低。這是因為其中有一定量的殘余奧氏體存在。殘余奧氏體量越多，硬度值得降低越多；共滲層很薄時，最高硬度區才接近于共滲層得表面，隨著共滲層厚度的增加，最高硬度區向中心移動。