高浓度渗碳法最早由O.E.Cullen 在1960 年提出的一种渗碳工艺。高浓度渗碳是有意得到一定量的过剩渗碳体或碳化物，其表面碳含量提高到w(C) =2.5%~3.0%，甚至达w(C) =4%，获得弥散、粒状、分布均匀的碳化物渗碳层，提高了零件的耐磨性、承载能力和使用寿命。在日本、俄罗斯、欧洲等国都引起重视，并且已经用于了生产。

Cullen 法：先把钢加热到920℃渗碳温度，渗碳到该温度的奥氏体饱和碳浓度，然后冷却到Ar1点以上，奥氏体中碳沿着Acm线析出形成渗碳体。再把钢加热到渗碳温度，此时析出的渗碳体部分被奥氏体固溶，部分剩留未溶，继续进行高浓度渗碳，并利用未溶解的渗碳体为核心形成颗粒状碳化物。这样多次反复处理，使钢件表面碳含量高达w(C)3.0%以上，在表层获得颗粒状的碳化物。

碳化物弥散渗碳(Carbide Dispertion Carburizing CD 渗碳) 法：把钢加热到渗碳温度，表面碳含量达到奥氏体饱和依度后，快速冷却到比Ar1点稍低的温度，然后又加热到渗碳温度继续渗碳，再快速冷却到比An点稍低的温度，如此反复进行，在奥氏体晶界上析出颗粒状碳化物，析出碳化物的数量与反复渗碳一冷却次数有关。