渗碳热处理工件时几种异常组织有：黑色组织、反常组织、粗大网状碳化物组织、渗碳层深度不均匀、表层贫碳或脱碳、表面腐蚀和氧化。需要及时的处理以保证工件在可控的环境下进行热处理。
(1)黑色组织
在含Cr、Mn及Si等合金元素的渗碳钢渗碳淬火后，在深渗层表面组织中出现沿晶界呈现断续网状的黑色组织。钢渗碳淬火后在未经腐蚀的金相试样上可看到黑色组织，
处理办法：预防黑色组织的办法是注意渗碳炉的密封性能，降低炉气中的含氧量，一旦工件上出现黑色组织时，若其深度不超过0. 02mm，可以增加一道磨削工序，将其磨去，或进行表面喷丸处理。
(2)反常组织
这种组织在前述过共析钢退火组织缺陷中已看到过。其特征是在先共析渗碳体周围出现铁素体层，在渗碳件中，常在钢中含氧量较高（如沸腾钢）的固体渗碳时看到。具有反常组织的钢经淬火后易出现软点。
处理办法：适当提高淬火温度或适当延长淬火加热保温时间，使奥氏体均匀化，并采用较快的淬火冷却速度。
(3)粗大网状碳化物组织
形成原因可能是由于渗碳剂活性太大，渗碳阶段温度过高，扩散阶段温度过低及渗碳时间过长引起。
处理办法：分析其产生的原因，加以预防。对已出现粗大网状碳化物的零件可以进行温度高于Accm的高温淬火或正火。
(4)渗碳层深度不均匀
原因很多，可能由于原材料中带状组织严重，也可能由于渗碳件表面局部结焦或沉积炭黑，炉气循环不均匀，零件表面有氧化膜或不干净，炉温不均匀，零件在炉内放置不当等所造成。
处理办法：应分析其具体原因，采取相应预防措施。
(5)表层贫碳或脱碳
其成因是扩散期炉内气氛中碳势过低，或高温出炉后在空气中缓冷时氧化脱碳。
处理办法：在碳势较高的渗碳介质中进行补渗。在脱碳层小于0. 02mm情况下，可以采用将其磨去或喷丸等办法进行补救。
(6)表面腐蚀和氧化
渗碳剂不纯，含杂质多，如硫或硫酸盐的含量高，液体渗碳后零件表面粘有残盐，均会引起腐蚀，渗碳后零件出炉温度过高，等温盐浴或淬火加热盐浴脱氧不良，都可引起表面氧化
处理办法：应仔细控制渗碳剂盐浴成分，并对零件表面及时清洗。