固体渗碳是在固体渗碳介质中进行的渗碳过程。渗碳剂由固体炭和催渗剂两部分组成。固体炭可以是木炭也可以是焦炭。碱金属或碱金属的碳酸盐可用作催渗剂，其醋酸盐有更好的催渗作用和活性。

固体渗碳的反应是在高温下渗碳剂发生分解：

Na₂CO₃→Na₂O+CO₂

BaCO₃→BaO+CO₂

高温下分解出的CO2与炽热的炭发生还原反应：

CO₂+C→2CO

CO气体吸附在工件表面，在Fe的催化作用下发生渗碳反应：

2CO→C(Fe)+CO₂

固体渗碳是在充满渗碳剂的密封不锈钢制箱中进行的，一股采用箱式电炉加热渗碳箱。固体渗碳的优点是：无需专用渗碳设备，渗碳工艺简单，特别适用于没有专用渗碳设备、批量小、变化多样的零件。其缺点是渗碳过程质量控制困难，渗碳加热效率低，能源浪费大。

渗碳工艺中，在800~850℃透烧的目的是减小靠近箱壁的工件与箱体心部工件渗碳层的差别。透烧时间的多少取决于渗碳箱的大小。

渗碳保温时间取决于渗层的深度要求，在(930±10)℃温度范围内，一般渗碳速度为0.1~0.15mm/h。根据渗层深度就可大致估算出保温时间。