渗碳热处理一般是渗碳后进行淬火及低温回火，以获得高硬度的表层及强而韧的心部，根据钢的成分的差异，常用的热处理方法有以下几种。
（1）渗碳后预冷直接淬火及低温回火
这种方法适用于合金元素含量较低又不易过热的钢，如20crmnti、20crti等。
（2）一次淬火
渗碳后缓冷至室温，重新加热淬火并低温回火，适用于渗碳时易过热的碳钢、低合金钢工件及固体渗碳后的零件等。
（3）两次淬火
渗碳后缓冷至室温，重新加热两次淬火并低温回火，适用于本质粗晶粒钢及对性能要求很高的工件，但生产周期长，成本高，易脱碳氧化和变形。
对于合金化程度较高的18cr2ni4wa等钢种，如果渗碳后预冷淬火，渗层将存在大量残留奥氏体，使硬度降低，为此，生产上采用渗碳空冷后进行高温回火，使残留奥氏体分解，然后再进行加热淬火和低温回火。
热处理和组织特点渗碳件一般的工艺路线为：下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火+低温回火→磨削。
渗碳温度为900~950℃，渗碳后的热处理通常采用直接淬火加低温回火，但对渗碳时易过热的钢种如20、20mn2等，渗碳后需先正火，以消除晶粒粗大的过热组织，然后再淬火和低温回火。淬火温度一般为ac1+30~50℃。
使用状态下的组织为：表面是高碳回火马氏体加颗粒状碳化物加少量残余奥氏体（硬度达hrc58~62）心部是低碳回火马氏体加铁素体（淬透）或铁素体加托氏体（未淬透）。
渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程，也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
一般渗碳的温度为900~950℃，淬火温度为800~850℃油淬，回火温度为180~200℃。
