滲碳熱處理是將鋼件置于滲碳介質中加熱并保溫，使滲碳介質的分解產生活性碳原子，這些活性碳原子被鋼件表面吸收后溶入表層奧氏體中，增加奧氏體中的含碳量。
由于表面含碳量的增加，與心部含碳量之間形成濃度差，促使碳原子向內部擴散，碳在鋼中的擴散速度主要取決于溫度，同時與工件中被滲元素內外濃度差和鋼中合金元素含量有關。
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滲碳后必須進行適當的熱處理，以充分發揮滲碳的有利作用，常見的滲碳后熱處理方法包括：
1、直接淬火+低溫回火
將零件從熱處理爐中取出后直接淬火，然后低溫回火以獲得表面所需的硬度。
適用于滲碳后奧氏體晶粒度在5-6級以上，且滲碳層中無明顯的網狀和塊狀碳化物的零件。
2、預冷直接淬火+低溫回火
在淬火前進行預冷，以減小零件變形，使表面的殘余奧氏體因碳化物的析出而減少。
預冷溫度應高于Ar3，以防止心部析出鐵素體。
3、一次加熱淬火+低溫回火
將滲碳件快冷至室溫后再重新加熱進行淬火和低溫回火。
適用于淬火后對心部有較高強度和較好韌性要求的零件。
4、高溫回火+淬火+低溫回火
經高溫回火后，殘余奧氏體分解，滲層中碳和合金元素以碳化物形式析出。
易于機械加工同時殘余奧氏體減少，主要用于Cr-Ni合金鋼零件。
5、二次淬火+低溫回火
將工件冷至室溫后，再進行兩次淬火，然后低溫回火。
兩次淬火有利于減少表面的殘余奧氏體數量，同時保證心部與表面都獲得高性能。
6、二次淬火+冷處理+低溫回火
也稱為高合金鋼減少表層殘余奧氏體量的熱處理，多用于齒輪和軸類零件。
