在滲碳介質中加熱保溫，使鋼的表層滲入碳的熱處理過程稱為滲碳。一般情況下，滲碳在臨界相變點Ac3以上(850~ 950℃)進行。滲碳是一種最久遠、應用最廣泛的化學熱處理方法。滲碳后進行淬火、回火處理，可以提高模具表面的碳濃度，使硬度、接觸疲勞強度、耐磨性較心部有較大的提高，而心部仍具有一定的強度和良好的韌性。

滲層組織：淬火后為碳化物、馬氏體、殘留奧氏體。滲層厚度0.3~1. 6mm，表面硬度57～63HRC。

作用與特點：滲碳淬火后提高表面硬度、耐磨性、疲勞強度，滲碳溫度較高，工件畸變較大。

模具零件滲碳后，都要進行淬火、低溫回火處理，回火溫度一般為150～200℃。

經淬火和低溫回火后，滲碳件表面為細小片狀回火馬氏體及少量滲碳體，硬度可達58~ 64HRC，耐磨性能很好。心部組織決定于鋼的淬透性。普通低碳鋼如15、20鋼，心部組織為鐵素體和珠光體，相當于硬度為10~15HRC。低碳合金鋼如20CrMnTi心部組織為回火低碳馬氏體、鐵素體及托氏體，硬度為35~45HRC，具有較高的強度、韌性及一定的塑性。

滲碳法主要用于要求承受較大沖擊載荷、高強度、高硬度和預防脆裂的小型沖壓模具。如Cr12MoV鋼制八角模壽命很短，往往使用不到2000件就斷裂，而當采用20Cr鋼，對該模具進行滲碳淬火處理后，在滲層為1.0~1.2mm，硬度為60~62HRC時，一次刃磨壽命就提高到2萬～3萬件；W6Mo5Cr4V2鋼制螺母沖模經滲碳淬火處理后，使用壽命比常規工藝處理后提高2~3倍；GCr15鋼軸承套圈采用3Cr2W8V鋼熱擠壓模成形，該模具經高溫滲碳處理后，使用壽命提高7~10倍；W18Cr4V鋼制沖孔凸模，經滲碳淬火后，其使用壽命比常規工藝處理的提高2~3倍；采用65Nb鋼制冷擠壓模具真空滲碳并淬火處理后壽命可達3萬件，而原來采用Cr12MoV鋼制造并經淬火回火后，模具壽命僅為4000件。

根據滲碳介質的物理狀態，滲碳方法可分為固體滲碳、氣體滲碳、液體滲碳、真空滲碳和離子滲碳等。