本发明涉及一种刹车片衬片表面碳化处理装置，包括金属链式传送机、碳化室、温度控制系统，所述金属链式传送机包括机架、链轮滚筒、链条、调速电机；所述碳化室包括碳化室支架、碳化室罩，在所述碳化室内设有加热钢板、发热器，所述加热钢板位于所述上层链条的链条送料块的正下方，所述加热钢板上设有1个或多个横向通孔，所述加热钢板的横向通孔里设有发热器，所述碳化室支架上设有备料钢板，所述备料钢板的一边与所述加热钢板相接触；所述温度控制系统包括温度传感器、PID控制器和晶闸管。本发明的装置碳化速度快、生产效率高、能耗消耗低、降低劳动强度、改善生产环境、全自动温控。