把碳钢工件放在渗碳性介质中，加热到单相奥氏体区（一般采用920～930 °C），保温足够长的时间，使工件表面层的碳浓度提高，这样一种热处理工艺称为渗碳。

在钢的化学热处理当中，渗碳是应用最广泛的一种工艺。许多重要零件，如齿轮、活塞销、轴类等，都要进行渗碳热处理。

根据渗碳介质状态的不同，可以分为固体渗碳、膏剂渗碳、液体渗碳和气体渗碳。

渗碳用钢都是含碳量在0.10%～0.25%的低碳钢，其中应用最多的是含碳量为0.15%～0.20%的碳素钢及合金钢，如 15#、20#、20Cr、20CrMnTi、20SiMnVB、18Cr2Ni4WA、20CrMnVBA 等。

渗碳的目的是使工件表面层硬而耐磨，心部强而韧，具有高的疲劳强度，表层不崩裂、不压陷、不点蚀。渗碳层深度可按使用要求确定，一般为0.5～2 mm，渗碳层的表面碳浓度在0.8%～1.1%之间为好，尤其是在0.85%～1.05%之间最好。

关于渗碳层深度δ 的取值，可以根据下列因素来决定：

① 渗碳部位的断面尺寸。

对于轴类：δ＝（0.1～0.2）R，R 为半径（mm）；(www.daowen.com)

对于齿轮：δ＝（0.2～0.3）m，m 为模数（mm）；

对于薄片工件：δ＝（0.2～0.3）t，t 为厚度（mm）。

② 工作条件。磨损轻的，δ 取小些；磨损重的，δ 取大些。接触应力小的，δ 取小些；接触应力大的，δ 取大些。

③ 心部碳浓度。心部碳浓度低的，δ 要大些；心部碳浓度高的，δ 要小些。此外，在同样条件下，合金钢的渗层可以比碳素钢的薄些。

通常遇到的渗碳层深度都在0.5～2 mm 之间，深度波动范围不应大于0.5 mm。当渗碳层深度小于0.5 mm 时，一般都用氰化而不用渗碳，或用中碳钢高频淬火代替渗碳。

渗碳层的最外层是过共析钢，中间是共析钢，再里边是亚共析钢的过渡层，最后是心部的原始组织。