化学热处理是将工件置入含有活性原子的特定介质中加热和保温，使介质中一种或几种元素（如C、N、Si、B、Al、Cr、W等）渗入工件表面，以改变表层的化学成分和组织，达到工件使用性能要求的热处理工艺。其特点是既改变工件表面层的组织，又改变化学成分。它可获得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲劳强度，并可提高工件表层的耐蚀性和高温抗氧化性。常用的化学热处理方法包括：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硫、硫氮共渗、渗硼、硼氮共渗、渗铝、渗铬、渗硅、渗锌、盐浴渗金属等。

各种化学热处理都是由以下三个基本过程组成的。

(1)分解  由介质中分解出渗入元素的活性原子。

(2)吸收  工件表面对活性原子进行吸收。吸收的方式有两种，即活性原子由钢的表面进入铁的晶格形成固溶体，或与钢中的某种元素形成化合物。

(3)扩散  已被工件表面吸收的原子，在一定温度下，由表面往里迁移，形成一定厚度的扩散层。