کربن دهی سطحی را می توان ساده ترین و به صرفه ترین روش برای انجام عملیات حرارتی دانست و همچنین این روش رایج ترین روش سخت کردن سطحی است. در این روش برای افزایش سختی فولاد از کربن استفاده می شود (این عملیات برای افزایش مقاومت به سایش و سختی سطح خارجی فولاد است). به کربن دهی، کربونیزه نیز می گویند که خود به سه روش کربن دهی جامد، کربن دهی مایع، و کربن دهی گازی تقسیم می شود.
کربن دهی جامد:
در این روش فولاد کم کربن را درون یک جعبه فولادی دیگر می گذارند و جعبه را در معرض حرارت بالا قرار می دهند و اطراف قطعه اصلی را با ترکیباتی همچون ذغال، چوب و موادی که انرژی آزاد می کنند مانند کربنات باریم، کربنات کلسیم و کربنات سدیم پر می کنند.
کربن دهی مایع:
در این روش کربن دهی به صورت شناور و غوطه ور کردن قطعه مورد نظر در نمک مذاب انجام می گیرد. این مذاب شامل کربنات سدیم، نمک طعام و سیلیسیم کاربید است. درجه حرارت باید حدود 850 درجه سانتی گراد باشد و زمان مورد نیاز بین 30 دقیقه تا 4 ساعت وابسته به مقدار نفوذ نیازی و درجه حرارت می توان تغییر کند.
کربن دهی گازی:
در کربن دهی گازی از گازهای کربن دار که حین واکنش های خاص درون کوره کربن تولید می کنند مانند گازهای متان، پروپان و بوتان را وارد کوره می کنند. با توجه به نیاز ما برای عمق نفوذ کربن، به درجه حرارت و زمان خاصی نیاز داریم. مزیت این روش نسبت به روش قبل این است که سطح فولاد حاصل تمیز و صاف است و واکنش کربن دهی سریع تر صورت می گیرد زیرا نفوذ اتم های گازی کربن بسیار آسان تر از نفوذ کربن ناشی از مواد جامد کربن دار است.
