一种轧机轴承零件渗碳热处理工艺，将轧机轴承零件以渗碳深度从外至内依次划分为表层、次表层、芯层，依据表层、次表层、芯层深度及含碳量要求，渗碳工艺分为升温期、强化期、可靠期、增寿期、保护期；其中升温期碳势设置为0.6%，强化期、可靠期、增寿期、保护期碳势均设置维持在1.0%以上，且依次逐期升高，且最高碳势不高于1.25%；渗碳过程中通过调整各个周期的碳势，在保证表层不形成粗大碳化物组织的同时，确保轧机轴承零件有足够的渗碳深度及相应的含碳量；本发明渗碳热处理工艺实施后生产的轧机轴承，经实际使用检验，完全满足了高端板带轧机轴承的使用工况需求，使用寿命及可靠性已超过国际知名品牌，使国内轧机轴承质量达到国际先进水平。