氣體滲碳是將低碳鋼或合金鋼工件置于可滲碳氣氛中，在高溫下使碳原子滲入表面、形成高碳硬化層的化學熱處理工藝。經淬火與回火后，工件表面獲得高硬度與耐磨性，心部仍保持良好韌性，廣泛用于齒輪、軸承、軸類與活塞銷等承受交變載荷與摩擦的零件。與真空滲碳相比，氣體滲碳設備投資較低、工藝成熟、大批量生產穩定性好，是汽車與機械制造行業應用最廣的表面強化工藝之一。
氣體滲碳通常在吸熱式氣氛（Endothermic Gas）或氮基氣氛中進行。SECO/WARWICK等廠商的資料指出，吸熱式氣氛發生器將燃料氣與空氣按一定比例在催化劑作用下加熱反應，產生含有氫氣、一氧化碳與氮氣的混合氣，既可作為保護氣氛防止工件氧化，也可作為滲碳載體氣。在滲碳階段向氣氛中通入富化氣（甲烷或丙烷）提高碳勢，在擴散階段則通入少量空氣降低碳勢，使表面碳濃度梯度符合工藝要求。典型滲碳溫度為900至950°C，根據滲層深度要求保溫數小時至十幾小時。
碳勢（Carbon Potential）是氣體滲碳最核心的控制參數。Yokogawa與metal Zenith的技術資料指出，由于無法直接測量爐氣中的碳含量，工業上普遍采用間接方法：氧探頭利用氧化鋯電解質在高溫下產生與氧濃度差成正比的電壓，結合探頭溫度與假定CO含量（通常約20%）計算碳勢；紅外分析儀則通過測量CO與CO?濃度，按熱力學平衡關系推算碳勢。控制系統根據設定碳勢與實測值的偏差，自動調節富化氣或空氣的加入量，將碳勢穩定在目標值。露點儀也可用于氣氛分析，但響應速度與長期穩定性不及氧探頭。
對爐業企業而言，現代氣體滲碳爐的設計應圍繞"氣氛穩定、溫控精準、碳勢可控"展開：爐膛與爐罐需密封可靠，減少氣氛逸出與空氣滲入；加熱元件分區布置以保證溫區均勻；配備可靠的氧探頭、CO分析器與氣氛執行機構，實現碳勢閉環控制。SECO/WARWICK的UniCase系列箱式滲碳爐即采用懸臂式整體鑄罐與卡口式加熱元件，方便維護。隨著汽車行業對齒輪疲勞壽命與一致性要求的提高，具備計算機滲碳過程模擬、碳勢自動控制與氣氛安全聯鎖的氣體滲碳爐，將繼續在熱處理生產中占據重要地位。