碳氮共滲常用的共滲溫度為820～880℃（低碳鋼及低合金鋼為840～860℃）。碳氮共滲後的熱處理常用以下幾種工藝方法。
直接淬火+低溫回火
碳氮共滲後由共滲溫度(820～860℃)直接淬火，然後進行低溫回火160～200℃×2～3h。此工藝簡單，適用於中、低碳鋼及低合金鋼，可獲得滿意的表面及心部組織。一般選擇油淬（或水淬）。
分級淬火+低溫回火
碳氮共滲後由共滲溫度820～860℃直接在110～200℃熱油或鹼浴中分級淬火1～15min後空冷，再進行160～200℃低溫回火。此工藝工件變形小，適用於尺寸要求較嚴格的合金鋼件。
二次加熱淬火+低溫回火
碳氮共滲後空冷或在冷卻坑中緩冷，然後重新加熱淬火+低溫回火熱處理。適用於共滲後需機械加工或因各種原因不宜直接淬火的工件。
直接淬火、冷處理+低溫回火
碳氮共滲後從共滲溫度直接淬火，然後在-80～-70℃介貢中進行冷處理，隨後進行低溫回火，以減少表層殘留奧氏體，提高硬度，穩定尺寸。適用於含鉻、鎳較多的合金鋼，如12CrNiA、20Cr2Ni4A、18CrNiWA等。
緩冷，高溫回火，再重新
加熱淬火+低溫回火
碳氮共滲後空冷或在冷卻坑中緩冷，然後進行高溫回火熱處理（應在生鐵屑或保護氣氛中），以減少殘留奧氏體，再重新加熱淬火+低溫回火。適用於含鉻、鎳較多的合金鋼，以及碳氮共滲後尚需機械加工件。
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