渗碳是很早就被应用的热处理工艺，渗碳热处理的对象通常为低碳钢，渗碳后材料表面高的碳含量能够增加材料的硬度提升耐磨性能，芯部由于没有碳原子的进入从而保持其原有的韧性，这种表硬芯韧的综合性能对材料的弯曲疲劳性能的提升有很大帮助。

渗碳热处理工艺通常由强渗、扩散、淬火、回火等步骤组成，其中强渗指的是将材料加热到A c3以上，炉内通入含碳气氛并游离出较高的碳势（通常在0.8-1.2%），使活性碳原子自由扩散运动进入材料表面的过程。扩散指的是在略

低于强渗阶段的温度及碳势的工况下在炉内保温一段时间，使富集在材料表面的碳原子向材料芯部扩散。淬火指的是将材料由高温迅速冷却下来，使高温奥氏体相变为马氏体，常见的淬火介质有水和淬火油，其中水的冷却速度较快容易在材料表面产生较大的应力，使材料出现裂纹。回火包含低温、中温、高温回火，回火的目的是减小材料内部应力，降低材料脆性。

根据渗剂状态不同可将渗碳分为气体渗碳、液体渗碳、固体渗碳和特殊渗

碳，其中气体渗碳是应用最为广泛的渗碳方式。气体渗碳的含碳气氛通常由一氧化碳（CO）、氢气（H₂）和氮气（N₂）组成，此外还会有少量二氧化碳（CO₂）、水蒸气（H₂O）以及残留的甲烷（CH₄）和氧气（O₂）。渗碳反应通常为甲烷和氧气发生反应生成水和一氧化碳，一氧化碳在高温下裂解为活性碳原子和氧气，氮气作为保护性气体存在。气体渗碳时还可以通过滴注煤油甲醇混合液体来产生含碳气氛，通过改变煤油和甲醇的比例来控制渗碳质量。煤油在高温下的裂解产物为氢气（H₂）和甲烷（CH₄），其特点为可用碳含量高，但渗碳速度低，当煤油含量过高时容易产生积碳；而甲醇可用碳低，但有较高的反应速度，炉内的碳势是通过控制渗剂的滴入量来调整的，结合渗碳设备内部的氧传感探头和红外传感器，可以实现对炉内碳势的精准控制。