滲碳熱處理一般是滲碳后進行淬火及低溫回火，以獲得高硬度的表層及強而韌的心部，根據鋼的成分的差異，常用的熱處理方法有以下幾種。

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（1）滲碳后預冷直接淬火及低溫回火
這種方法適用于合金元素含量較低又不易過熱的鋼，如20crmnti、20crti等。
（2）一次淬火
滲碳后緩冷至室溫，重新加熱淬火并低溫回火，適用于滲碳時易過熱的碳鋼、低合金鋼工件及固體滲碳后的零件等。
（3）兩次淬火
滲碳后緩冷至室溫，重新加熱兩次淬火并低溫回火，適用于本質粗晶粒鋼及對性能要求很高的工件，但生產周期長，成本高，易脫碳氧化和變形。
對于合金化程度較高的18cr2ni4wa等鋼種，如果滲碳后預冷淬火，滲層將存在大量殘留奧氏體，使硬度降低，為此，生產上采用滲碳空冷后進行高溫回火，使殘留奧氏體分解，然后再進行加熱淬火和低溫回火。
熱處理和組織特點滲碳件一般的工藝路線為：下料→鍛造→正火→機加工→滲碳→淬火+低溫回火→磨削。
滲碳溫度為900~950℃，滲碳后的熱處理通常采用直接淬火加低溫回火，但對滲碳時易過熱的鋼種如20、20mn2等，滲碳后需先正火，以消除晶粒粗大的過熱組織，然后再淬火和低溫回火。淬火溫度一般為ac1+30~50℃。
使用狀態下的組織為：表面是高碳回火馬氏體加顆粒狀碳化物加少量殘余奧氏體（硬度達hrc58~62）心部是低碳回火馬氏體加鐵素體（淬透）或鐵素體加托氏體（未淬透）。
滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程，也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經過淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。
一般滲碳的溫度為900~950℃，淬火溫度為800~850℃油淬，回火溫度為180~200℃。