稀土复合渗工艺是Rc-O-N-C 4种元素同时渗入模具表面的过程。稀土的渗入在热力学上是一个自发的过程，稀土元素进入工件表层并留存于特定的地方，从而对其他元素渗入的过程速率、表层成分和组织产生相应影响，而N、C、O均是能与钢铁材料形成化合物的元素，当几种元素同时渗入工件表层时，涉及到多元吸咐和多元扩散的问题，渗层组织和形成过程相当复杂，凡扩散激活能较高、扩散系数较小的组元与另一扩散系数较大的组元共同扩散时，则前一组元的扩散将被加快，而后一种组元的扩散却将减慢，达到共同渗入的目的。
稀土复合渗的关键在于稀土渗剂及其配制方法符合要求。现代化学热处理必须保证工艺过程及工艺介质具备下列特点：很好的结果重现性；无公害；良好的经济性。基于上述考虑，在进行Re-O-N-C复合渗时，采用 作为供氮剂，纯 作为供氧剂， 作为供碳剂，而供稀土剂则采用稀土元素La和Ce溶入相应有机溶剂中而成。将上述渗剂及稀土有机溶剂通过输送系统进入设备主体部份，实现稀土复合渗表面强化处理。资料表明，在相同的化学热处理条件下，稀土元素的添加可使渗速提高20%以上。因此，在制定轮胎模具的稀土复合渗工艺曲线时，从减少变形及节能的角度出发，采用了550°共渗4-6h的新工艺，共渗后继续供，降温至450℃，然后油冷，这种快冷的工艺对渗层硬度、韧性及抗蚀性能均有良好的影响。稀土复合渗处理后的轮胎模具表面呈有光泽的灰兰色。
图3为S45C钢经过稀土复合渗表面强化处理后的显微组织，工件由表及里显示的金相组织依次为：氧化膜--白亮层化合物--扩散层--次扩散层-基体组织。吸咐性氧化膜只有防锈抗蚀性能；白亮层是多种元素化合物的ε相层，结构致密的ε相层具有耐磨、耐蚀、抗咬合等优良性能且不呈脆性，稀土元素提高了ε相层的塑性和韧性、抗大气腐蚀能力和对弱酸的耐蚀性，这对于在酸性气氛服役条件下的轮胎模具有着重要意义；扩散层主要由γ'＋γ相层组成，γ相是多种元素在γ-Fe中的间隙固溶体，γ'相是有序面心立方点阵的间隙相，具有较高硬度和韧性。这种较高硬度使ε相层有着坚实的基础；次扩散层主要由γ＋σ相构成，σ相是多种元素在σ-Fe中的间隙固溶体，稀土复合渗后在快冷过程中γ相转变为以含氮为上的马氏体，提高了次扩散层的硬度；心部是模具材料预先热处理后的原始组织。显然，由于稀土元素的作用使渗层厚度明显增加。
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