渗碳件根据零件的结构，服役条件，工序安排的位置，可采用以下某一种方法进行热处理，以达到最佳的效果。
1、直接淬火、回火。
特点：不能细化钢的晶粒。工件淬火变形较大，合金钢渗碳件表面残余奥氏体量较多，表面硬度较低。适用范围：操作简单，成本低廉用来处理对变形和承受冲击载荷不大的零件，适用于气体渗碳和液体渗碳工艺。
2、预冷直接淬火（淬火温度800-850℃）、低温回火。
特点：可以减少工件淬火变形，渗层中残余奥氏体量也可稍有降低，表面硬度略有提高，但不能细化晶粒。适用范围： 操作简单，工件氧化、脱碳及淬火变形均小，广泛应用于细晶粒钢制造的各种工具。
3、一次加热淬火。 淬火温度820-850℃或780-810℃、回火。
特点：对心部强度要求较高者，采用820-850℃淬火，心部为低碳M，表面要求硬度较高者，采用780-810℃淬火可以细化晶粒。适用范围：适用于固体渗碳后的碳钢和低合金钢工件、气体、液体渗碳的粗晶粒钢，某些渗碳后不宜直接淬火的工件及渗碳后需机械加工的零件。
4、渗碳高温回火。 一次加热淬火，淬火温度840-860℃、低温回火。
特点：高温回火使M和残余A分解，渗层中碳和合金元素以碳化物形式析出，便于切削加工及淬火后残余A减少。适用范围：主要用于Cr-Ni合金渗碳工件。
