为了增加工件表层的含碳量并获得一定的碳浓度梯度，将工件放在渗碳介质中加热保温，使碳原子渗入表层的化学热处理工艺，称为渗碳。渗碳是目前机械制造业中应用最广泛的化学热处理工艺。 低碳钢渗碳后，表层变成高碳，而心部仍为低碳，经淬火及低温回火后，表面层获得高硬度、高耐磨性及疲劳抗力，而心部仍保持足够的强度和韧性。这是机械零件的一种理想状态。因此，机械零件为获得高的表面硬度、高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度、高的冲击韧性等时，通常采用渗碳工艺。

    渗碳方法有：气体渗碳、液体渗碳、固体渗碳和特殊渗碳。

    特殊渗碳通常在特定的物理条件下进行，目前在国内外获得应用的有：高频电场中加热渗碳、真空条件下的真空渗碳、离子轰击条件下的离子渗碳、电解放电条件下的电解渗碳、流动粒子状态下的流态床渗碳等。

 渗碳工艺的主要特点是：

    渗碳与渗氮相比，具有渗入速度快、工艺时间短；虽然渗层硬度稍低，但脆性小；渗层厚度大，可承受更大的挤压应力；渗层硬度梯度小，不易产生剥落；心部强度较高，有更大的承载能力；成本低，经济效益高等优点。

    渗碳与碳氮共渗相比，虽然渗层硬度略低，但渗层厚度远大于碳氮共渗层（一般小于0.8mm），因此渗碳层较碳氮共渗层具有更高的承载和抗挤压的能力。

    渗碳与高频淬火强化相比，具有表面硬度较高，耐磨性好；心部强度、硬度较高，抗挤压、抗弯疲劳强度好；不受工件形状复杂程度和批量大小的限制；工件处理后性能均一性好等优点。

    其他的化学热处理渗层，如渗硼、渗金属和气相沉积TiC、TiN等，其渗层深度比渗碳层薄得多，浓度梯度更大，无论是承受重大载荷的能力，还是抵抗表层脆性剥落的能力都远不及渗碳层。