渗碳钢的含碳量一般在0.10%～0.25%之间，渗碳钢的含碳量一般在0.25%以下，有的含碳量达到0.35%。渗碳零件大多为比较重要的零件，渗碳零件要求在渗碳、淬火和低温回火后心部保持一定的韧性，通常用渗碳钢制造。由于低碳钢强度较低，淬透性差，长时间渗碳后晶粒容易长大，故重要的零件（如汽车、拖拉机齿轮等）都用合金渗碳钢，它们要求力学性能和可靠性较高。
(1)钢的渗碳方法和特点
渗碳是机械制造行业应用最广泛的一种化学热处理方法，它是将低碳钢（渗碳钢）在富碳的介质中加热到高温(一般为900～950℃)，使活性碳原子渗入钢的表面，以获得高碳的渗层组织，随后经过淬火和低温回火，表面具有高的硬度、耐磨性及疲劳抗力，而心部仍保持足够的强度和韧性，满足零件的工作需要。
钢的渗碳介质有固体、液体和气体三种，因此渗碳的介质也有区别，但其宗旨是渗碳剂具有以下特点：①渗碳能力强，具有足够的活性；②分解后的产气量高，产生的炭黑少；③成分稳定，杂质少，特别是控制含硫量；④原料的来源广，成本低；⑤产生的废气少，对环境及人身没有危害。
①固体渗碳固体渗碳就是将零件埋入装有渗碳剂的渗箱内，均匀摆放零件之间塞有渗碳剂，箱盖用耐火泥密封，然后放置于热处理炉中加热，首先炉温升到奥氏体状态800～850℃，保温一段时间后，再继续加热到900～950℃，保温一定时间获得要求的渗层后，取出零件淬火或空冷后再重新加热淬火的一种工艺方法。一般而言固体渗碳的零件的质量差、周期长、不适合于批量化作业，因此仅用于单件小批量生产。
②液体渗碳钢的液体渗碳是在熔融的液体渗碳介质中进行的，其一般是由三部分介质组成：①加热介质一一不同的渗碳温度可采用不同的配方，除了作加热介质外，有时起到催渗作用；②渗碳介质一一提供活性的碳原子，占渗碳液体总量的10%～15%；③催化剂一一有助于提高渗碳速度，其占渗碳液体总量的5%～30%。
液体渗碳虽具有加热均匀、速度快和便于直接淬火的优点，但由于成本过高、有毒、盐浴成分的调整复杂、渗碳后零件表面黏附残盐等清洗困难等，目前基本停止使用，而随后被气体渗碳所替代。
③气体渗碳目前气体渗碳工艺具有工艺成熟简单、设备简单、操作方便、成本低廉、质量稳定、效果明显等特点，一般热处理企业普遍采用气体渗碳工艺，它是在具有增碳气氛的气态活性介质中而进行的渗碳工艺，是目前应用最广泛的渗碳工艺。
零件的渗碳过程是由排气、渗碳、扩散及降温四个阶段构成的，常用的渗碳剂为煤油，气体渗碳通常是在井式炉气体渗碳炉内进行的，煤油直接滴入。
根据渗碳过程中的工艺特点，结合零件的具体要求，目前气体渗碳采用变更温度和渗碳剂滴（流）量的工艺，这样可确保渗碳速度、渗碳层的含碳量及组织分布均匀满足性能的要求，20CrMnTi钢制造的变速箱齿轮采用低滴量的气体渗碳工艺，该工艺为一种综合考虑渗碳温度、保温时间和煤油滴量的气体渗碳工艺，实践证明是一个成熟的工艺，既能保证渗碳的渗层厚度，又能发挥其渗碳的作用。
b．渗碳阶段炉温升到工艺温度采用较大的煤油滴量，保证渗碳有高的碳势，强渗时间主要决定于渗层和温度的高低等，通常为3.5～4h。
c．扩散期阶段根据工件吸碳与扩散的平衡原则，进入扩散阶段后应减小渗碳剂滴量，通过降低气氛中的碳浓度来使渗碳能力下降，但渗碳仍继续进行，最后得到要求的渗碳层深度。该阶段的时间为渗碳阶段的0.3～1倍。
d．降温阶段对于需要直接淬火的零件，可随炉降温到840～860℃，保温0.5h左右后出炉淬火；而需要重新加热淬火的则应出炉缓冷，来减少零件表面的氧化脱碳和防止其变形等。
