化學熱處理是將鋼件置于一定溫度的活性介質中保溫，使一種或幾種元素滲人它的表層，以改變鋼件表層的化學成分、組織和性能的熱處理工藝。
化學熱處理都是由分解、吸收和擴散三個基本過程所組成。首先在一定條件下，從介質中分解出具有活性的元素原子;然后活性原子滲人在鋼件表層，形成一定厚度的滲層，以達到化學熱處理的目的.
目前在制造業中，最常用的化學熱處理有滲碳、滲氮和碳氮共滲。
(1)鋼的滲碳:滲碳是將鋼件在滲碳介質中加熱并保溫，使碳原子滲人鋼件表層的熱處理工藝。其目的是為了增加鋼件表面硬度和耐磨性。如紡織機械中的軸、齒輪以及細紗機鋼領等重要零件大都進行滲碳處理。
(2)鋼的滲氮:滲氮是在一定溫度下使活性氮原子滲人鋼件表面的化學熱處理工藝。滲氮的日的是提高鋼件表層的硬度、耐磨性、熱硬性、疲勞強度和耐腐蝕性。
滲氮的溫度低，滲氮后不需淬火，因此，鋼件變形小;滲氮表層具有高的硬度和耐磨性，且具有熱硬性和耐腐蝕性，鋼件的抗疲勞強度高。但滲氮層薄而脆，不能承受沖擊和振動。因生產周期長、設備和滲氮用鋼價格高，故生產成本高。
因此，滲氮適用于表面要求耐磨、耐高溫、耐腐蝕的精密零件，如精密齒輪、精密主軸、氣缸套、閥門等。
(3)鋼的碳氮共滲:碳氮共滲是碳、氮原子同時滲人鋼件表層的一種化學熱處理工藝。這種工藝是滲碳與滲氮的綜合，兼有二者的優點。目前生產中應用較廣的有低溫氣體碳氮共滲和中溫氣體碳氮共 滲兩種方法.