Metoda naogljičenja z vakuumskim plinom se nanaša na postavitev obdelovanca v naogljičeno atmosfero pod vakuumom, ki jo vzdržujemo nekaj časa. Pri visokih temperaturah plin za naogljičenje razpade, da proizvede atome aktivnega ogljika, ki difundirajo po površini materiala in tvorijo modificirano plast. Spojine, kot je TiC, nastanejo na površini titanove zlitine TC21, v plasti spojine pa ni zaznati nobenih vodikovih-faz. Ugotovljeno je bilo tudi, da se je površinska trdota titanove zlitine TC21 povečala za 2,7-krat v primerjavi s substratom, obrabni mehanizem pa se je spremenil od adhezivne obrabe med kroglicami na osnovi Ti-/Ti do abrazivne obrabe in obrabe zaradi lomljenja med kroglicami na osnovi Ti-/TiC, kar je znatno izboljšalo odpornost proti obrabi titanove zlitine. Po stopenjskem naogljičenju z vakuumskim plinom na titanovi zlitini Ti6Al4V se je na površini oblikovala mikroporozna plast TiC keramike z vrednostjo mikrotrdote, ki je dosegla 778 HV, kar je približno 2,3-krat več kot pri substratu. Keramična faza TiC ima fino strukturo, spada v fazo visoke trdote, ki lahko poveča površinsko trdnost in strižno odpornost titanove zlitine, znatno zmanjša volumetrično stopnjo obrabe materiala in izboljša tribološko zmogljivost zlitine. Po naogljičenju se njegova učinkovitost elektrokemične korozije nekoliko zmanjša, vendar še vedno ostaja korozijsko-odporen material, kar ne vpliva na njegovo uporabo. Mikrostruktura keramične plasti na površini titanove zlitine Ti6Al4V je prikazana na sliki 1.
Plazemsko naogljičenje vključuje uporabo ionskega obstreljevanja plina za naogljičenje, zaradi česar se atmosfera naogljičenja razgradi in proizvede atome aktivnega ogljika. S prilagoditvijo toka je mogoče nadzorovati koncentracijo ogljika v površinski plasti materiala, s čimer dosežemo modifikacijo površine brez potrebe po instrumentu za nadzor potenciala ogljika. Po plazemskem naogljičenju titanove zlitine Ti6Al4V se na površini oblikuje naogljičena plast, debela približno 150 μm, sestavljena iz faz TiC in V4C3. Njegova mikrotrdota se poveča za štirikrat v primerjavi s substratom in doseže približno 1600 HV. Faze trdega karbida so razpršene na površini titanove zlitine, kar bistveno izboljša njeno odpornost proti obrabi in podaljša njeno življenjsko dobo.
