将金属工件放入含有某种活性原子的化学介质中，通过加热使介质中的原子扩散渗入工件一定深度的表层，改变其化学成分和组织并获得与心部不同性能的热处理工艺叫做化学热处理。和表面淬火不同，化学热处理后的工件表面不仅有组织的变化，而且也有化学成分的变化。可以说，钢的化学热处理就是改变钢的表层化学成分和性能的一种热处理工艺。

化学热处理后的钢件表面可以获得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲劳强度，心部在具有良好的塑性和韧性的同时，还可获得较高的强度。通过适当的化学热处理还可使钢件表层具有减摩、耐腐蚀等特殊性能。因此，化学热处理工艺已获得越来越广泛的应用。化学热处理种类很多，根据渗入元素的不同，可分为渗碳、渗氮（氮化）、碳氮共渗、多元共渗、渗硼、渗金属等。