低碳钢的渗碳淬硬是钢构件应用最为广泛的一类表面改性工艺。低碳钢构件的渗碳，包括了渗碳气氛的形成、吸附、分解、吸收、扩散五个基本过程，通过渗碳淬硬处理，在构件表面层形成一定深度的有效硬化层，使构件表面获得高碳势高硬度，显著提高构件的疲劳强度和耐磨性能，而心部保持较高的强韧性能。

低碳钢构件可以通过气体渗碳、固体渗碳等工艺途径实现渗碳。按渗碳层深度要求不同，又有普通渗碳和深层渗碳之分，前者渗碳深度一般小于3mm，大于3mm称为深层渗碳。

用于渗碳淬硬的低碳钢材料不断优化，主要表现出低碳钢的低合金化、窄淬透性等特点。用于渗碳淬硬的装备，依据构件结构和渗层深度的不同，有井式渗碳炉、多用箱式炉、不同形式的连续式炉、真空炉等。渗碳炉的工艺过程控制均已采用碳势自动控制，可以较为精确地控制碳浓度和渗层深度。常用的渗碳剂有：航空煤油、苯、甲醇、乙酸乙脂、丙酮、异丙醇，以及天然气、丙烷、丁烷等。

低碳钢构件渗碳层的碳浓度Wc的高低对零件的性能有很大影响，各种不同工作条件的渗碳件适宜的含碳量一般为：承受冲击疲劳载荷的零件取Wc0.7％～0.9％，承受弯曲疲劳载荷的工件取Wc0.8～1.05%，承受高的接触疲劳载荷与耐磨性要求高的工件Wc一般取上限。

渗碳工艺的温度设定，对渗碳速度有显著影响，一般渗碳选择920℃～930℃，现在正探索较高温度渗碳（如真空渗碳可在1030℃～1050℃进行，渗碳时间仅为一般渗碳的五分之一，但又面临着如何控制钢构件的晶粒度、畸变，以及渗碳炉炉用耐热钢的寿命等问题。

尽管钢构件的渗碳淬硬是一种传统、成熟的热处理工艺，但随着机械装备技术要求的精细，热处理工艺装备的发展，以及节能减排的要求，在渗碳工艺方法、渗碳装备、渗碳淬硬层深度要求、渗碳淬硬层组织性能等方面，若干问题有待深入研究。