渗碳热处理是指将钢件置于渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入钢件表层的化学热处理工艺。

其主要目的是提高钢件表层的含碳量，进而提升钢件的表面硬度、耐磨性、接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，同时保持心部良好的韧性和强度，达到外硬内韧的效果。

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原理基于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，使奥氏体中的含碳量增加，随着表面含碳量的增加，与心部含碳量形成浓度差，碳原子遂向内部扩散，碳在钢中的扩散速度主要受温度影响，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。
渗碳热处理的工艺过程主要包括以下几个步骤：
准备阶段：选择低碳钢或低碳合金钢作为渗碳零件的材料，确保材料的含碳量小于0.25%。
加热保温：将工件置于渗碳介质中（如气体渗碳介质甲烷、乙烷等，液体渗碳介质煤油、苯等，或固体渗碳剂木炭加促进剂），加热到900-950℃的单相奥氏体区，并保温足够时间，使渗碳介质分解出的活性碳原子渗入钢件表层。
渗碳层深度控制：通过调整加热温度、保温时间和渗碳介质的种类等因素，控制渗碳层的深度。一般渗碳层深度范围为0.8-1.2毫米，深度渗碳时可达2毫米或更深。
后续热处理：渗碳后，通常需要进行淬火和低温回火等后续热处理，以获得所需的硬度和韧性。淬火温度一般在820-850℃或780-810℃之间，回火温度则根据具体要求进行选择。