滲碳（carburizing）
一個齒輪或凸輪軸面對兩個矛盾的需求：它的表面必須夠硬，以在摩擦處抵抗磨耗與點蝕，然而它的核心又必須保持堅韌，才能吸收衝擊而不折斷。沒有任何一種均勻的鋼能把兩者都做好——硬的鋼很脆，韌的鋼很軟。滲碳就是巧妙的解方：取一塊低碳鋼（整體堅韌但軟），再把額外的碳只擴散進它的外皮，使表面變成高碳、可硬化，而內部維持低碳、堅韌。它是擴散發揮作用的教科書級真實世界範例。
過程如下。把零件埋在或包圍在富碳的介質中（如甲烷之類的氣體、液態鹽浴，或固態木炭），並保持在高溫，通常約 900 至 950 度 C，此時鋼為 FCC 沃斯田鐵，能以間隙方式溶解大量的碳。碳原子吸附在表面，使表面濃度維持很高，然後向內擴散——這是一個表面濃度 Cs 固定、向半無限棒滲入的標準菲克第二定律問題。高溫是刻意的：它使擴散係數變大（D 隨 T 呈指數上升），讓碳在可行的時間內滲透到有用的深度。經過足夠時數後，把零件淬火：富碳的滲層轉變為硬的麻田散鐵，而低碳的核心維持柔軟堅韌。
工程上的回報是對滲層深度的精準控制。由於菲克第二定律使深度隨時間的平方根成長，工程師設定溫度（決定 D）與時間以命中目標——比方說幾個小時得到 1 mm 的硬化層。這正是為什麼滲碳齒輪耐用：硬化層抵抗磨耗，並藉由保持殘留壓應力，大幅改善疲勞壽命，而堅韌的核心則阻止整顆輪齒碎裂。相關的表面硬化「表親」包括氮化（擴散氮）與碳氮共滲；全都建立在同樣的擴散物理之上。
一個由 0.2% 碳鋼製成的汽車變速箱齒輪，在 925 度 C 進行數小時的氣體滲碳，使表面達到約 0.8% 的碳、滲層約 1 mm 深，然後淬火。結果是：玻璃般硬、耐磨、耐疲勞的輪齒表面，背後有一個能吸收衝擊的核心——一個零件、兩種性質，全靠擴散。
低碳的核心、高碳的外皮：堅韌本體上一層又硬又耐疲勞的表面——這是刻意設計出來的擴散。
滲碳要在最後的淬火之後才會變硬——擴散步驟只是在表面播下碳；是淬火把那富碳的滲層轉成硬的麻田散鐵。若省略或搞砸淬火，你會得到一個富碳卻仍柔軟的表面。