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Mo是显著细化奥氏体晶粒的合金元素，在1000℃以下时，奥氏体晶粒的长大趋势很小，一旦超过这个温度，碳化物几乎都溶到奥氏体中后，阻碍晶粒长大的作用消失了。所以15CrMo是本质细晶钢，在1100℃时不会有明显长大[2]。
1.3.2 铬元素的作用
铬能增加钢的淬透性，可提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。铬是扩大奥氏体相区元素，但其含量较低时，作用不明显。含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。15CrMo钢中铬主要作用为形成Cr7C3,其熔点为1780℃[3]。阻碍奥氏体长大。
铬在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。
1.4 渗碳后的热处理工艺
1.4.1 一次加热淬火
一次加热淬火是渗碳后缓冷，再次加热淬火。再次加热淬火的温度应根据工作要求而定，一般可选在稍高于心部成分的Ac3点，也可选在Ac1和Ac3之间。对心部强度要求较高的合金渗碳钢零件，淬火加热温度应选为稍高于Ac3点的温度。这样可使心部晶粒细化，没有游离的铁素体，可获得所用钢种的最高强度和硬度，同时，强度和塑性韧性的配合也较好。这时对表面渗碳层来说，先共析碳化物溶入奥氏体，淬火后残余奥氏体较多，硬度稍低。
对心部强度要求不高，而表面又要求有较高的硬度和耐磨性时，可选用稍高于Ac1的淬火加热温度。如此处理，渗层先共析碳化物未溶解，奥氏体晶粒细化，硬度较高，耐磨性较好，而心部尚存在有大量先共析铁素体，强度和硬度较低。
为了兼顾表面渗碳层和心部强度，可选用稍低于Ac3点的淬火加热温度。在此温度淬火，即使是碳钢，在表层由于先共析碳化物尚未溶解，奥氏体晶粒不会发生明显粗化，硬度也较高。心部未溶解铁素体数量较少，奥氏体晶粒细小，强度也较高。
一次加热淬火的方法适用于固体渗碳。当然，液体、气体渗碳的工作，特别是本质粗晶粒钢，或渗碳后不能直接淬火的零件也可采用一次加热淬火，虽然较直接淬火，成本有所提高，但在渗碳钢中适用性广，且淬火后钢的性能较直接淬火也有显著提高，且生产成本和周期远低于二次淬火。是应用较为广泛的渗碳后淬火方式[3]。
1.4.2 直接淬火
直接淬火是在工件渗碳后，预冷到一定温度，然后立即进行淬火冷却。这种方法一般适用于气体渗碳，真空渗碳或液体渗碳。固体渗碳时，由于工件装于箱内，出炉，开箱都比较困难，较难采用该种方法。
淬火前的预冷可以是随炉降温或出炉冷却。预冷的目的是使工件与淬火介质的温度差减少，减少应力与变形。预冷的温度一般取稍微高于心部成分的Ar3点，避免淬火后心部出现自由铁素体，获得较高的心部强度。但此时表面温度高于相当于渗碳层化学成分的Ar3点，奥氏体中含碳量高，淬火后表层残余奥氏体量高，硬度较低。
直接淬火的优点为：减少加热，冷却次数，简化操作，减少变形及氧化脱碳。缺点为：由于渗碳时在较高的渗碳温度停留较长的时间，容易发生奥氏体晶粒长大。直接淬火虽经预冷也不能改变奥氏体晶粒度，因而可能在淬火后机械性能降低。只有本质细晶钢，在渗碳时不发生奥氏体晶粒的显著长大，才能采用直接淬火[3]。
1.4.3 两次淬火
在渗碳缓冷后进行两次加热淬火。第一次淬火加热温度在Ac3以上，目的是细化心部组织，并消除表面网状碳化物。第二次淬火加热温度选择在高于渗碳层成分的Ac1点温度（780℃ ~ 820℃）。二次加尔淬火的目的是喜欢渗碳层中马氏体晶粒，获得隐晶马氏体，残余奥氏体及均匀分布的细粒状碳化物的渗层组织。