滲碳是最早和最廣泛使用的表面化學熱處理工藝。它是在鋼的表面添加碳，以增加零件的碳含量。淬火后表層硬度高，芯部獲得低碳馬氏體，硬度低，耐久性好。共有三種滲碳方案：固體滲碳、液體滲碳和氣體滲碳。
滲碳鋼的含碳量一般在0.1%到0.25%之間。鋼的主要合金元素是鉻、鎳、錳、鉬和硼，其作用是提高鋼的淬透性，在滲碳淬火后獲得較高的強度和耐久性。目前，最廣泛使用的滲碳工藝是機床齒輪鋼系列產品。
滲碳鋼的熱處理工藝包括準備熱處理和滲碳淬火工藝，其中熱處理包括正火、等溫正火、正火+回火、等溫退火。滲碳淬火主要包括滲碳后的預冷直接淬火、滲碳后的空冷或滲碳后的空冷二次淬火、滲碳淬火后的回火。
JB/T7516-1994《機床齒輪氣體滲碳熱處理工藝及質量控制》是機床齒輪鋼常用的規范。在滲碳過程中，通過控制外碳含量、組織中碳化物和殘余奧氏體的形狀、彌散度、硬度梯度和有效滲碳層的深度，可以獲得最佳的滲碳層質量和最小的變形量，從而達到提高滲層質量的目的。提高齒輪的質量。