渗碳的基本原理是在增碳活性介质中将低碳钢或低碳合金钢加热并保温，使碳原子深入表层，以增加表层的含碳量，获得一定的碳浓度梯度。渗碳处理在微观上包括碳原子的分解、吸收和扩散三个基本过程。核心知识点：
- 渗碳原理；
- 渗碳前清洗目的及方法 ；
- 预热温度及时间控制；
- 预渗、强渗、扩散渗所涉及的渗碳温度、时间及碳势的调控；
- 渗碳后淬火的方式及参数选择 ；
- 回火对组织性能的影响；
- 喷丸对渗碳层的作用；
- 渗层厚度、表面硬度的主要影响因素；
- 渗碳介质的制备；
- 渗碳气氛碳势的检测原理及方法；
- 渗碳层组织及硬度的检测。
一、分解
分解是从活性介质（渗剂）中形成渗入元素活性碳原子（[C]）的过程。对于气体渗碳来说，常用的渗碳剂有碳氢化合物有机液体和气体介质两大类。碳氢化合物有机液体如煤油、丙酮等，在渗碳炉内的高温下发生分解，析出活性碳原子；气体介质如液化石油气、城市煤气等，经裂解后析出活性碳原子作为渗碳剂，常见的气体渗碳气体如下表所示。
碳氢化合物热裂解后产生的渗碳气体主要组成是CO、CnH2n+2、CnH2n、H2、CO2、H2O。其中，除中性气氛N2外，CO、CnH2n+2、CnH2n都有渗碳能力，而CO2、H2O则是脱碳气体。CO是渗碳气氛中的主要组成物，在渗碳温度下，它将在零件表面分解出活性碳原子，反应过程如下：
二、吸收
吸收是活性碳原子渗入工件表面，与铁形成固溶体或与铁及其它元素形成化合物的过程。图3-1为铁-碳相图。可以看出碳在α-Fe和γ-Fe中的溶解度不同，在平衡状态时，727℃的α-Fe中能溶解0.02%的碳，而在1148℃时能溶解2.11%的碳。因此，只有将工件加热至高温奥氏体状态才能低碳钢表面增碳。
三、扩散
扩散过程的宏观规律遵循Fick扩散第一和第二定律。扩散层的特点是渗入元素在表层的浓度最高，离表面越远，浓度越低。工件表面扩散层的厚度与浓度是由分解、吸收和扩散三个过程的速度以及它们之间相互关系来决定。由于扩散过程是其中最慢的一个环节，故加快扩散速度可以加速渗碳过程。在气体渗碳时，增加渗剂中CO和CH4的含量，可以加快它们的分解速度，产生更多的活性碳原子。若这些碳原子都能被工件表面吸收并迅速向钢内部扩散，则可加快渗碳速度。