渗碳是将工件置入具有活性渗碳介质中，在渗碳炉中加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。渗碳的处理工艺有：
　　直接淬火低温回火。不能细化钢的晶粒，工件淬火变形较大，合金钢渗碳件表面残余奥氏体量较多，表面硬度较低。操作简单，成本低廉，用来处理对变形和承受冲击载荷不大的零件，适用于气体渗碳和液体渗碳工艺。
 　 预冷直接淬火、低温回火。可以减少工件淬火变形，渗层中残余奥氏体量也可稍有降低，表面硬度略有提高，但奥氏体晶粒没有变化。操作简单，工件氧化、脱碳及淬火变形均小，广泛应用于细晶粒钢制造的各种工具。
 　 一次加热淬火，低温回火。对心部强度要求较高者，适用于固体渗碳后的碳钢和低合金钢工件、气体、液体渗碳的粗晶粒钢。
 　 渗碳高温回火，一次加热淬火，低温回火。高温回火使M和残余A分解，渗层中碳和合金元素以碳化物形式析出，便于切削加工及淬火后残余A减少。主要用于Cr—Ni合金渗碳工件。
 　 二次淬火低温回火。第一次淬火（或正火），可以消除渗碳层网状碳化物及细化心部组织（850-870℃），第二次淬火主要改善渗层组织，对心部性能要求不高时可在材料的Ac1—Ac3之间淬火，对心部性能要求高时要在Ac3以上淬火。主要用于对力学性能要求很高的重要渗碳件。
 　 二次淬火冷处理低温回火。高于Ac1或Ac3（心部）的温度淬火，高合金表层残余A较多，经冷处理（-70℃/-80℃）促使A转变从而提高表面硬度和耐磨性。主要用于渗碳后不进行机械加工的高合金钢工件。
 　 渗碳后感应加热淬火低温回火。可以细化渗层及靠近渗层处的组织。淬火变形小，不允许硬化的部位不需预先防渗。这种渗碳处理方法制作的黑陶是我国制陶产业所特有的技术。