渗碳技术是模具表面化学热处理中比较常用的一种。工件经渗碳后，其弯曲疲劳强度和接触疲劳强度有一定增强，表面强度和耐磨性大大提高。根据渗碳介质的物理状态不同，渗碳技术可分为固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳、真空渗碳和离子渗碳等。
（1）固体渗碳。固体渗碳是将工件置于填满木炭和碳酸钡的密封箱内进行的，其中木炭是渗碳剂，碳酸钡是催渗剂。渗碳温度一般为900℃～950℃，在此高温下，木炭与空隙中的氧气反应形成CO2，CO2与C反应形成不稳定的CO，CO在工件表面分解得到活性碳原子，碳原子即可渗入工件表面形成渗碳层。
（2）气体渗碳。图1气体渗碳示意图气体渗碳采用液体或气体碳氢化合物作为渗碳剂。国内应用最广的气体渗碳方法是滴注式气体渗碳，将工件置于密封的加热炉中，滴入煤油、丙酮、甲苯及甲醇等有机液体，这些渗碳剂在炉中形成含氢气、甲烷、CO和少量CO2的渗碳气氛，使钢件在高温下与气体介质发生渗碳反应。气体渗碳炉分周期式气体渗碳炉和连续式气体渗碳炉两大类。图1所示为在井式气体渗碳炉中，直接滴入煤油进行气体渗碳的示意图。工件经渗碳后必须进行淬火，从而得到高硬度、高耐磨的工件。渗碳主要用于要求承受很大冲击载荷、高强度、使用硬度为58～62洛氏硬度的小型模具。
（3）真空渗碳。真空渗碳是一个不平衡的增碳扩散型渗碳工艺，被处理的工件在真空中加热奥氏体化，并在渗碳气氛中渗碳，然后扩散、淬火。与气体渗碳相比，该法温度高，渗碳时间显著缩短，又由于渗碳前是在真空状态下加热，钢材表面很干净，非常有利于碳原子的吸附和扩散。
（4）碳稀土共渗。在气体渗碳过程中，用煤油加稀土作为滴剂，就可实现碳稀土共渗。在完全相同的渗碳条件下，20CrMnTi钢零件要求渗碳层深度为1.6毫米。这种零件920℃渗碳时，不加稀土渗碳需6.5～7.5小时，加入稀土渗碳仅需5.5～6小时；880℃渗碳时，不加稀土需9～10小时，加稀土后仅需7～7.5小时，可见稀土的催渗效果显著。