滲碳是將低碳鋼（含碳量ω（C）通常為0.1%～0.25%）的零件，在滲碳介質（滲碳劑）中加熱到900～950℃，使碳原子滲入其表面層，表面獲得高碳滲層，即獲得高淬硬性，然后再進行淬火并低溫回火。滲碳淬火后工件表面層獲得高碳回火馬氏體，而零件心部獲得低碳馬氏體（或鐵素體及托氏體），在保持心部基體高韌性的條件下獲得了表面層的高硬度，從而提高零件的疲勞強度和耐磨性。

滲碳一般分為氣體滲碳、固體滲碳、及其他滲碳方法。實踐證明，滲碳層的ω（C）應在0.8%～1.1%之間，最好是0.85%～1.05%。表面碳濃度低，耐磨性與疲勞強度不足；表面碳濃度過高，滲碳層脆性增加，容易出現網狀或塊狀碳化物。

滲碳層深度通常是在0.5～2mm之間，其波動范圍不應大于0.5mm。滲碳層深度小于0.5mm時，滲碳不易控制，應采用碳氮共滲。滲層深度大于2mm時稱為深層滲碳，如特大型滲碳軸承的滲碳層為3.5～5mm。

為了在保持心部韌性的條件下表面能有高的硬度和耐磨性，滲碳后必須淬火，隨后進行低溫回火。本質細晶粒鋼，如20CrMnTi鋼滲碳后奧氏體晶粒還比較細，可以出爐或出爐預冷到高于Ar₁或Ar₃（760～850℃）后直接淬火。本質粗晶粒鋼，滲碳后要立即出爐或降溫到860～880℃出爐，冷卻到室溫后再重新加熱淬火，這種工藝方法稱為一次淬火使用得比較廣泛。