渗碳热处理是将钢件置于渗碳介质中加热并保温，使渗碳介质的分解产生活性碳原子，这些活性碳原子被钢件表面吸收后溶入表层奥氏体中，增加奥氏体中的含碳量。
由于表面含碳量的增加，与心部含碳量之间形成浓度差，促使碳原子向内部扩散，碳在钢中的扩散速度主要取决于温度，同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含量有关。
渗碳后必须进行适当的热处理，以充分发挥渗碳的有利作用，常见的渗碳后热处理方法包括：
1、直接淬火+低温回火
将零件从热处理炉中取出后直接淬火，然后低温回火以获得表面所需的硬度。
适用于渗碳后奥氏体晶粒度在5-6级以上，且渗碳层中无明显的网状和块状碳化物的零件。
2、预冷直接淬火+低温回火
在淬火前进行预冷，以减小零件变形，使表面的残余奥氏体因碳化物的析出而减少。
预冷温度应高于Ar3，以防止心部析出铁素体。
3、一次加热淬火+低温回火
将渗碳件快冷至室温后再重新加热进行淬火和低温回火。
适用于淬火后对心部有较高强度和较好韧性要求的零件。
4、高温回火+淬火+低温回火
经高温回火后，残余奥氏体分解，渗层中碳和合金元素以碳化物形式析出。
易于机械加工同时残余奥氏体减少，主要用于Cr-Ni合金钢零件。
5、二次淬火+低温回火
将工件冷至室温后，再进行两次淬火，然后低温回火。
两次淬火有利于减少表面的残余奥氏体数量，同时保证心部与表面都获得高性能。
6、二次淬火+冷处理+低温回火
也称为高合金钢减少表层残余奥氏体量的热处理，多用于齿轮和轴类零件。
