渗碳只能改变零件表面的化学成分。为了使零件获得外部硬度和内部韧性，还必须进行淬火和低温回火，以提高钢的韧性，稳定零件的尺寸。根据工件的组成、形状和机械性能，通常采用以下热处理方法。

1)直接淬火+低温回火。

取出零件自热处理炉进行直接淬火，然后回火以获得表面所需的硬度。直接淬火有两个条件：奥氏体晶粒度超过5-6级；渗碳层中没有明显的网状和块状碳化物。20crmnti和其他钢大多在碳化后直接淬火。

2)预冷直接淬火+低温回火。

预冷的目的是减少零件变形，减少碳化物沉淀导致表面残留的奥氏体。预冷直接淬火表面硬度略有提高，但颗粒没有变化。预冷温度应高于Ar3，以防止铁素体在心脏沉淀。温度过高会影响预冷过程中碳化物的沉淀，增加残留的奥氏体量，增加淬火变形。

3)一次加热淬火+低温回火。

将渗碳件快速冷却至室温，然后再加热淬火和低温回火，适用于淬火后对心脏强度高、韧性要求好的零件。

4)高温回火+淬火+低温回火。

残余奥氏体在高温回火后分解，渗层中的碳和合金元素以碳化物的形式沉淀，易于加工，残余奥氏体减少，主要用于Cr-Ni合金钢零件。

5)二次淬火+低温回火。

将工件冷至室温后，淬火两次，然后在低温下回火。这是一种保证心部和表面高性能的热处理方法。两次淬火有助于减少表面残留的奥氏体数量。

6)二次淬火+冷处理+低温回火。

也被称为高合金钢，以减少表面残余奥氏体的热处理，主要用于齿轮和轴部件。