каким прибором можно проверить толщину азотации

Объективную оценку толщины слоя можно получить только на шлифах (изломах) образцов-свидетелей (или вырезанной из детали) , по изменению цвета (после травления) , твердости или химическим или спектральным анализом или микроанализаторами, которые имеются на современных электронных микроскопах.
Варианты косвенного измерения:
- по магнитной проницаемости ( измеряется величина отмагничивания (магнитик на безмене) , естественно после тарировки) , поскольку азотированная сталь плохо магнитится,
- снимая тонкие стружки по слоям (с ненужного места изделия) и определяя их химсостав ( по азоту) можно выявить концентрайию N по толщине.
- поскольку слой тонкий, то можно вдвливанием алмазной иглы ( на том же ПМТ) при двух сильно различных нагрузках определить соответствие этих показателей твердости тому образцу, где толщина слоя известна.

Я бы последнюю методику (да и первую косвенную несложно попробовать) попытался практически реализовать. Да, долго с калибровкой, зато потом быстро и методы неразрушающие.

А так посмотрите это еще.
http://www.tnpa.by/tnpa/TnpaFiles/pdf/STB_metody_izmereniy_tolchiny.pdf