锻件的化学热处理是将锻件置于适当的活性介质中加热、保温，使一种或几种元素渗入到钢的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。化学热处理的主要特点是：表层不仅有组织的变化，而且有成分的变化，故性能改变的幅度大。其主要作用是强化和保护金属表面。最常用的化学热处理方法是渗碳、渗氮和碳氮共渗。

（1）锻件的渗碳

将锻件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗人表层的化学热处理工艺。目的是使低碳钢件表面得到高碳，经适当的热处理（淬火+低温回火）后获得表面高硬度、高耐磨性，而心部仍保持一定强度及较高的塑性、韧性。适用于同时受磨损和较大冲击载荷的低碳、低碳合金钢锻件，如齿轮、活塞销、套筒等。

目前广泛应用的是渗碳热处理。即将锻件置于密闭的加热炉中，可直接通入渗碳气氛，如煤气、液化石油气；也可滴入有机物，如煤油、甲醇等，在高温下裂解为含碳气氛。含碳气氛在钢表面发生气相反应，生成活性碳原子，被钢表面吸收而溶入奥氏体中，并向内部扩散而形成一定深度的渗碳层。

（2）锻件的渗氮

钢的渗氮俗称氮化，使活性氮原子渗入锻件件表面，在锻件表面获得一定深度的富氮硬化层的热处理工艺。目的是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬性和耐蚀性等。适用于交变载荷下工作并要求耐磨的重要结构零件，如高速传动的精密齿轮、高速柴油机曲轴、高精度机床主轴及在高温下工作的耐热、耐蚀、耐磨零件如齿轮套、阀门、排气阀等。

常用的氮化方法有气体氮化、离子氮化、氮碳共渗（软氮化）等，生产中应用较多的是气体氮化。

1）气体氮化。在气体介质中进行渗氮的工艺。氮化用钢需选用含有与氮亲和力大的Al、Cr、Mo、Ti、V等合金元素的合金钢。氮化前需调质处理，目的是改善机加工性能并获得均匀的回火索氏体组织，保证心部具有较高的强度和韧性。

2）离子氮化。在低于一个大气压的渗氮气氛中，利用锻件（阴极）和阳极之间产生的辉光放电进行氮化的工艺。离子氮化相对于气体氮化速度快、周期短； 渗层质量高，明显提高渗氮层的韧性和疲劳强度；工件变形小，适用于处理精密零件和复杂零件；材料的适应性强，渗氮用钢、碳钢、合金钢和铸铁都能进行离子渗氮，但专用渗氮钢效果最佳。缺点是投资高，温度分布不均，测温困难和操作要求严格等。

3）钢的氮碳共渗。也称气体软氮化，是在一定温度下，向锻件表层渗入氮和碳，并以渗氮为主的化学热处理工艺。加热后分解出活性碳、氮原子，被锻件表面吸收，经扩散获得渗层。其目的是提高锻件表面硬度、耐磨性和疲劳强度。广泛应用于模具、高速钢刀具、曲轴、齿轮、气缸套等耐磨件的处理。

氮碳共渗的特点是渗层硬而不脆，具有高的耐磨性、抗咬合性、抗擦伤的能力；处理时间短，一般1?3h，渗后不再进行其他处理；且不受钢种的限制。缺点是表层碳氮化合物层太薄，不宜用于重载条件下。