工件渗碳后要进行热处理，目的是：提高渗层表面的强度、硬度和耐磨性；提高心部的强度和韧性；细化晶粒；消除网状渗碳体和减少残留奥氏体量。下面介绍几种常用的渗碳后的热处理方法。
10.9.1直接淬火法
直接淬火法是指工件漆碳后随炉降温（或出炉预冷）到760—860℃后直接淬火的方法。
随炉降温或出炉预冷的目的是为了减少淬火内应力与变形，同时，还可以使高碳的奥氏体中析出一部分碳化物，降低奥氏体中的碳浓度，从而减少淬火后残留的奥氏体，获得较高的表面硬度。
预冷的温度要根据零件的要求和钢的A点位置而定。
直接淬火法的优点是：减少加热和冷却的次数，提高生产率，降低能耗及生产成本，还可减少零件变形及表面氧化、脱碳。
直接淬火适用于本质细晶粒钢制作的零件，不适用于本质粗晶粒钢制作的零件。另外，如果渗碳时表面碳浓度很高，则同样不适宜于采用直接淬火，因为预冷时碳化物一般沿奥氏体晶界呈网状析出，使脆性增大。
10.9.2重新加热淬火
图10.29(b)、(c)为重新加热淬火过程。工件在渗碳后冷却到奥氏体完全转变，可能转变成铁索体／珠光体，或马氏体组织，接着重新将它加热到所希望的淬火温度，然后淬火。这种方法可以得到晶粒较细的组织。此外，也可以安排一次中间同火，在最后淬火加热之前还可以进行一些切削加工，例如切除部分渗碳层。为了避免重复加热引起太大的变形，对易于变形的工件，可规定进行一次或几次预热。
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