氮碳共渗发明于20世纪50年代，最初主要指以用氰盐为主的盐浴法，60年代在中国推广应用。由于该工艺具有处理温度低、时间短、不受钢种限制及零件畸变小等优点，处理后零件能够获得优良的耐磨性、耐蚀性、抗粘附性和疲劳强度等性能，因此深受世界各国关注，得到迅速发展。

氮碳共渗按工艺方法可分为固体、液体、气体氮碳共渗，离子氮碳共渗，真空脉冲氮碳共渗，电解法氮碳共渗，流态床氮碳共渗等。

氮碳共渗与其他化学热处理方法一样，由气氛的形成、吸附、分解、吸收、扩散5个基本过程组成。其共渗机理与渗氮相似，随着处理时间的延长，表面氮浓度不断增加，发生反应扩散，形成白亮层及扩散层。氮碳共渗温度是在铁-氮共析温度（530～570℃）以下进行。在此温度范围内，钢铁及其他铁基合金在铁素体相区内，而氮在铁素体中的扩散速度远高于奥氏体，因此在565℃进行氮碳共渗，理论上渗速最快。

氮碳共渗使用的介质必须能在工艺温度下分解出活性的氮、碳原子。当介质为氨气时，将发生如下分解反应，并提供活性的氮、碳原子：

部分活性原子被工件表面晶体所吸收并向内部扩散。由于在-Fe中碳的溶解度远比氮的溶解度小，钢的表面首先被碳饱和，形成许多超细的碳化物，这种碳化物作为媒介，促进了氮化物的形成和氮的渗入，由表及里依次形成ε相与γ'相化合物层及扩散层。ε相的溶碳能力很强，最高可达3.8% (质量分数)，它的存在又给碳原子的渗入创造了条件。由此可见，在氮碳共渗过程中，渗碳与渗氮是相互促进的，互为催渗剂。

随氮碳共渗时间延长，活性氮、碳原子同时向内部扩散。由于碳在α-Fe的溶解度很小，浓度梯度小，扩散量少，因此主要是氮的扩散，并形成一定深度的含氮扩散层。所以，氮碳共渗层的金相组织与渗氮层非常相似，多为白亮的化合物层和扩散层组成。由于碳的渗入，氮碳共渗表层相组成相对复杂。化合物层主要是相与相。含碳的相与相具有足够的韧性，因此大幅度降低了共渗层的摩擦系数，有效提高了氮碳共渗表面的耐磨、抗疲劳及抗咬合的能力，同时对耐蚀性能也有一定的提升；扩散层主要是含氮的相，以及缓冷过程中析出的针状相。

通过碳氮共渗获得的渗层硬度并不比气体渗氮层的硬度低，且工艺时间短，共渗速度快，表层氮碳化合物韧性好，适用于各种钢铁材料。

常用设备广泛，如井式炉、密封厢式炉、连续炉、盐溶炉、真空炉、离子炉等都可以实现氮碳共渗。共渗介质也可采用氨气与烷类气体介质（如甲烷、丙烷等）混合进行氮碳共渗，减小环境污染，降低成本，便于推广应用。