滲碳熱處理是指為增加鋼件表層的含碳量和形成一定的碳濃度梯度，將鋼件在滲碳介質中加熱并保溫使碳原子滲入表層的化學熱處理工藝。

鋼的滲碳熱處理是將鋼件在滲碳介質中加熱保溫，使碳原子滲入鋼件表面，使其表面的碳濃度發生改變，從而獲得具有一定表面含碳量和一定濃度梯度的熱處理工藝。滲碳熱處理的目的是使機器零件獲得較高的表面硬度、耐磨性及高的疲勞強度。

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滲碳熱處理根據滲劑聚集態的不同可分為固體滲碳、液體滲碳、氣體滲碳三種。氣體滲碳是將工件裝入密閉的滲碳爐內，通入氣體滲劑（甲烷、乙烷等）或液體滲劑（煤油或苯、酒精、丙酮等），在高溫下分解出活性碳原子，滲入工件表面，以獲得高碳表面層的一種滲碳操作工藝。
固體滲碳熱處理是將工件和固體滲碳劑（木炭加促進劑組成）一起裝在密閉的滲碳箱中，將箱放入加熱爐中加熱到滲碳溫度，并保溫一定時間，使活性碳原子滲人工件表面的一種最早的滲碳方法。
液體滲碳熱處理是利用液體介質進行滲碳，常用的液體滲碳介質有：碳化硅，“603”滲碳劑等。
滲碳工件的材料一般為低碳鋼或低碳合金鋼(含碳量小于0.25%)。滲碳熱處理后，鋼件表面的化學成分可接近高碳鋼。
工件滲碳后還要經過淬火﹐以得到高的表面硬度、高的耐磨性和疲勞強度，并保持心部有低碳鋼淬火后的強韌性，使工件能承受沖擊載荷。
滲碳工藝廣泛用于飛機、汽車和拖拉機等的機械零件，如齒輪、軸、凸輪軸等。