滲碳熱處理工件時幾種異常組織有：黑色組織、反常組織、粗大網狀碳化物組織、滲碳層深度不均勻、表層貧碳或脫碳、表面腐蝕和氧化。需要及時的處理以保證工件在可控的環境下進行熱處理。
(1)黑色組織
在含Cr、Mn及Si等合金元素的滲碳鋼滲碳淬火后，在深滲層表面組織中出現沿晶界呈現斷續網狀的黑色組織。鋼滲碳淬火后在未經腐蝕的金相試樣上可看到黑色組織，
處理辦法：預防黑色組織的辦法是注意滲碳爐的密封性能，降低爐氣中的含氧量，一旦工件上出現黑色組織時，若其深度不超過0. 02mm，可以增加一道磨削工序，將其磨去，或進行表面噴丸處理。
(2)反常組織
這種組織在前述過共析鋼退火組織缺陷中已看到過。其特征是在先共析滲碳體周圍出現鐵素體層，在滲碳件中，常在鋼中含氧量較高（如沸騰鋼）的固體滲碳時看到。具有反常組織的鋼經淬火后易出現軟點。
處理辦法：適當提高淬火溫度或適當延長淬火加熱保溫時間，使奧氏體均勻化，并采用較快的淬火冷卻速度。
(3)粗大網狀碳化物組織
形成原因可能是由于滲碳劑活性太大，滲碳階段溫度過高，擴散階段溫度過低及滲碳時間過長引起。
處理辦法：分析其產生的原因，加以預防。對已出現粗大網狀碳化物的零件可以進行溫度高于Accm的高溫淬火或正火。
(4)滲碳層深度不均勻
原因很多，可能由于原材料中帶狀組織嚴重，也可能由于滲碳件表面局部結焦或沉積炭黑，爐氣循環不均勻，零件表面有氧化膜或不干凈，爐溫不均勻，零件在爐內放置不當等所造成。
處理辦法：應分析其具體原因，采取相應預防措施。
(5)表層貧碳或脫碳
其成因是擴散期爐內氣氛中碳勢過低，或高溫出爐后在空氣中緩冷時氧化脫碳。
處理辦法：在碳勢較高的滲碳介質中進行補滲。在脫碳層小于0. 02mm情況下，可以采用將其磨去或噴丸等辦法進行補救。
(6)表面腐蝕和氧化
滲碳劑不純，含雜質多，如硫或硫酸鹽的含量高，液體滲碳后零件表面粘有殘鹽，均會引起腐蝕，滲碳后零件出爐溫度過高，等溫鹽浴或淬火加熱鹽浴脫氧不良，都可引起表面氧化
處理辦法：應仔細控制滲碳劑鹽浴成分，并對零件表面及時清洗。