中溫碳氮共滲指的是通常的碳氮共滲，大都指中溫(750~900℃)碳氛共慘，可在較短時間內得到與滲碳相近的滲層深度，並可進行直接淬火。適用於較大負荷的齒輪、軸類以及要求耐磨及抗疲勞的薄、小工件。
最常用的共滲溫度為820~880℃(低碳鋼及低合金鋼為840~860℃)。溫度過高，工件變形較嚴重。溫度過低，則滲速減慢，在滲層表面易形成脆性的高氦化合物。心部淬火硬度也較低。
中溫碳氮共滲後的熱處理有以下幾種方案
(1)共滲後直接淬火
從共滲溫度(820~860℃）直接淬火，然後低溫(160~200℃)回火2~3h，套用普遍。對中、低碳鋼及低合金鋼均可獲得滿意的表面及心部組織。
(2)共滲後進行馬氏體分級淬火
從共滲溫度(820~860℃）進行馬氏體分級淬火(110~200℃.1~15min),空冷後低溫回火。適用於尺寸精度要求嚴格的小型合金鋼件。
(3)共滲後再次加熱淬火
工件共滲後空冷或在冷卻井中冷卻，之後重新加熱淬火、低溫回火。適用於共滲後需機械加工或不宜直接淬火的工件。淬火加熱需在保護氣氛或脫碳良好的鹽浴中進行，對於軟花鍵齒輪等局部硬化工件，也可採用高頻感應加熱淬火。
(4)共滲後直接淬火、冷處理
工件從共滲溫度直接淬火、冷處理及低溫回火。適用於含鉻、鎳較多的合金鋼(如12CrNi3A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA），以減少表層殘餘奧氏體並使硬度達到所要求的數值。
