渗碳热处理是指为增加钢件表层的含碳量和形成一定的碳浓度梯度，将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。
钢的渗碳热处理是将钢件在渗碳介质中加热保温，使碳原子渗入钢件表面，使其表面的碳浓度发生改变，从而获得具有一定表面含碳量和一定浓度梯度的热处理工艺。渗碳热处理的目的是使机器零件获得较高的表面硬度、耐磨性及高的疲劳强度。
渗碳热处理根据渗剂聚集态的不同可分为固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳三种。气体渗碳是将工件装入密闭的渗碳炉内，通入气体渗剂（甲烷、乙烷等）或液体渗剂（煤油或苯、酒精、丙酮等），在高温下分解出活性碳原子，渗入工件表面，以获得高碳表面层的一种渗碳操作工艺。
固体渗碳热处理是将工件和固体渗碳剂（木炭加促进剂组成）一起装在密闭的渗碳箱中，将箱放入加热炉中加热到渗碳温度，并保温一定时间，使活性碳原子渗人工件表面的一种最早的渗碳方法。
液体渗碳热处理是利用液体介质进行渗碳，常用的液体渗碳介质有：碳化硅，“603”渗碳剂等。
渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25%)。渗碳热处理后，钢件表面的化学成分可接近高碳钢。
工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度、高的耐磨性和疲劳强度，并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性，使工件能承受冲击载荷。
渗碳工艺广泛用于飞机、汽车和拖拉机等的机械零件，如齿轮、轴、凸轮轴等。
