①渗碳钢的服役条件和性能要求
以齿轮为例分折渗碳钢的工作条件及对使用性能的要求。齿轮工作时，厚壁无缝管受到几种应力的作用：如从啮合点到齿根的整个齿面上均承受脉动弯曲应力，齿面接触传递动力而造成的接触应力，两齿面相对运动(包括滚动与滑动)产生的摩擦力等。在这些应力的作用下，齿轮的常见的失效方式是弯曲疲劳破坏如断齿、齿面产生接触疲劳破坏如麻点和硬化层剥落等。由于齿轮的服役条件很复杂，齿轮用钢不但应有高的耐磨性、接触疲劳强度、弯曲疲劳强度和屈服强度，而且还应有较高的塑性和韧性。
②渗碳钢的成分特点
碳含量：渗碳件心部低碳含量(w(C)＝0.1％-0.25％)，这对保证零件心部有足够塑、韧性。若碳含量过低，表面的渗碳层易于剥落；碳含量过高，则心部塑、韧性下降，表层的压应力减少，从而降低弯曲疲劳强度。
合金化原则：主加Cr、Mn、Ni、Si、B等元素，提高心部淬透性和强化铁素体，辅加W、Mo、V、Ti等元素，起到细化晶粒、进一步提高心部淬透性的作用。
③热处理特点
预先热处理（渗碳前）一般是正火，其作用是提高硬度、改善切削加工性能，同时也使组织均匀、消除组织缺陷、细化晶粒。终热处理一般为渗碳后进行淬火及低温回火，以获得高硬度、高耐磨性的表层及强而韧的心部。
根据钢化学成分的差异，常用的终热处理方式有三种
种是渗碳后经预冷、直接淬火并低温回火(称直接淬火法)，适用于合金元素含量较低又不易过热的钢，如20CrMnTi钢等。
第二种是渗碳后先缓冷至室温，然后重新加热淬火并低温回火(称一次淬火法)，适用于渗碳时易过热的碳钢及低合金钢，或固体渗碳后的零件等，如20、20Cr钢等。
第三种是渗碳后缓冷至室温、又重新加热两次淬火并低温回火(称二次淬火法)，适用本质粗晶粒钢和对性能要求很高的重要合金钢工件，但因生产周期长、成本高、工件易氧化脱碳和变形，目前生产上已很少采用。
经终热处理后的组织应为，表层由回火马氏体加粒状合金碳化物及少量残余奥氏体组成，心部由低碳回火马氏体及少量铁素体(淬透时)或铁素体加珠光体(未淬透时)组成。常用渗碳钢热处理后的力学性能见表。
