碳氮共渗零件在热处理后一般采用直接淬火，然后低温回火，以获得高硬度的耐磨表层。如碳氮共渗后尚需机械加工，也可以空冷，然后再次加热淬火热处理后并在180-200℃进行低温回火。碳氮共渗件常见的缺陷，其表现形式、形成原因、预防措施及返修办法基本和渗碳件相同。
（1）产生粗大碳氮化合物
表面碳氮含量过高，以及碳氮共渗热处理温度偏高，共渗层会产生密集的粗大条状碳氮化合物；当共渗层温度较低，炉膛内氮势过高，共渗层就会产生连续的碳氮化合物。这种缺陷常导致淬火后共渗层开裂或剥落。预防这类缺陷的方法是严格控制共渗温度以及炉膛内的碳势和氮势，尤其是在共渗初期的氨气通入量。
（2）共渗层中出现黑色组织
在未经腐蚀或轻微腐蚀的碳氮共渗金相试样中，有时可在离表面不同深度处看到一些分散的黑点、黑带或黑网，它们统称为黑色组织。黑色组织具有多种形态，为托氏体、贝氏体及其晶界氧化物。当共渗介质中氨气量过多、共渗层表面氮的质量分数大于0.5%或共渗时间过长时，易出现黑色组织。碳氮共渗层中出现的黑色组织，将使材料的弯曲疲劳强度、接触疲劳强度及耐磨性下降。
（3）黑色组织的预防和补救方法
1）严格控制热处理共渗初期的氨气通入量；
2）整个共渗过程中控制氨气的通入量，使氮的质量分数最好在0.5%以内；
3）共渗后适当提高淬火温度以及采用较强冷却能力的淬火介质，以抑制托氏体组织的出现；
4）黑色组织较浅时，如深度小于0.002mm，可采取喷丸强化的方法使其减小而予以补救。
