15、20等低碳鋼，因淬透性差，滲碳（碳氮共滲）淬火后心部強度低，只適宜用于表面耐磨、載荷小、沖擊輕微、心部不需要較高強度的小工件，如軸套、鏈條、小水閥等。

零件表面要求耐磨，心部又要求有良好的強韌性，常采用20Cr、20CrMnTi鋼等淬透性較好的低合金滲碳（碳氮共滲）鋼。如長期在摩擦條件下工作，承受一定交變負荷和沖擊負荷的活塞銷、銷軸等常采用20Cr鋼滲碳（碳氮共滲）淬火；對交變負荷重、沖擊較大的齒輪（截面≤30~35mm），則采用20CrMnTi鋼滲碳（碳氮共滲）淬火。20CrMnTi鋼滲碳（碳氮共滲）淬火晶粒細小，淬透性好，且熱處理變形小，可保證心部得到以低碳馬氏體為主體的組織，心部強度高(38~ 43HRC)，同時又有較高的塑韌性(aK≥100J/cm²)；對負荷更重的大截面（工件壁厚≥35~ 40mm）滲碳（碳氮共滲）齒輪，可同重型拖拉機、汽車一樣，采用30CrMnTi鋼，保證心部較高強度，且心部與滲碳（碳氮共滲）層過渡區的強度也較高。

低碳鋼滲碳（碳氮共滲）淬火與中碳鋼調質（正火）高頻表面淬火，雖二者都是提高零件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，但使用時應有區分。低碳鋼淬火一般主要用于較大負荷(700~1000MPa)及沖擊較大、中低速的齒輪、花鍵軸類等零件；而中碳鋼高頻表面淬火則用于相對負荷較輕( 400~ 700MPa)，沖擊較小的齒輪、軸類等零件。因中碳馬氏體高頻表面淬火層的耐磨性及心部的強韌性均較低碳鋼滲碳（碳氮共滲）淬火的滲碳（碳氮共滲）層及低碳馬氏體心部低。

此外，受高頻淬火工藝影響，較大模數(m=5～6mm)重載齒輪及錐齒輪，齒面高頻表面淬火層沿齒廓分布不均勻，尤以大錐齒輪兩弧齒面硬度差值大，使用中常發生斷齒等早期損壞現象，影響正常運行。為此應考慮采用20CrMnTi鋼滲碳（碳氮共滲）淬火取代40Cr鋼調質與高頻淬火，雖然制造成本高了些，但還是利大于弊。表5-1常用合金滲碳鋼的牌號、化學成分、熱處理、力學性能及用途。

滲碳鋼通常是指需經滲碳處理后使用的鋼材，具有外硬內韌的性能，用于承受沖擊的耐磨件，如汽車、拖拉機中的變速齒輪，內燃機上的凸輪軸、活塞銷等。

化學成分為低碳，一般w(C) =0.10%～0.25%，以保證零件心部具有足夠的塑性、韌性。主要合金元素是Cr，還可加入Ni、Mn、B、W、Mo、V、Ti等。其中，Cr、Ni、Mn、B可提高淬透性，使大尺寸零件淬火后心部得到低碳馬氏體組織，以提高強度和韌性；少量的W、Mo、V、Ti能形成細小、難溶的碳化物，以阻止滲碳過程中高溫、長時間保溫條件下的晶粒長大，在零件表層形成的合金碳化物還可提高表面滲碳層的耐磨性。

常用牌號有20Cr、20CrMnTi、20Cr2Ni4等。

20Cr鋼常用來制造負荷不大、小尺寸的一般滲碳件，如小軸、小齒輪、活塞銷等，也可在調質狀態下使用，制造工作速度較大并承受中等沖擊載荷的零件。這種鋼在滲碳時易過熱，表面也容易出現網狀滲碳體。

20CrMnTi是應用最廣泛的合金滲碳鋼，用于截面在30mm以下、高速運轉并承受中等或重載荷的重要滲碳件，如汽車、拖拉機的變速齒輪、軸等零件。

20Cr2Ni4鋼用作大截面、較高載荷、交變載荷下工作的重要滲碳件，如內燃機車的主動牽引齒輪、柴油機曲軸等。

合金滲碳鋼預先熱處理為正火，以改變鍛造狀態的不正常組織，獲得合適硬度，以利切削加工。最終熱處理一般是滲碳后淬火加低溫回火，使表層獲得高碳回火馬氏體加碳化物，表面硬度一般為58~64HRC；而心部組織則視鋼的淬透性高低及零件尺寸大小而定，可得到低碳回火馬氏體或其他非馬氏體組織，心部具有良好的強韌性。