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化学热处理是将工件置于特定的化学介质中加热保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成分、组织和性能的一种热处理方法。其主要特点如下：
改变表面化学成分
渗入特定元素：能够将碳、氮、硼、铬等特定元素渗入钢材表面，形成与基体不同的化学成分。例如渗碳处理，可使低碳钢表面的碳含量显著增加，从而为后续获得高硬度等性能奠定基础。
定制表面性能：通过选择不同的化学介质和处理工艺，可以精确控制渗入元素的种类和含量，从而根据具体的使用要求定制钢材表面的性能，如提高耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性等。
改善表面组织与性能
获得特殊组织：由于表面化学成分的改变，在随后的冷却过程中，会形成与基体不同的组织。如渗碳后淬火，表面可获得高硬度的马氏体组织，而心部仍保持低碳钢的原始组织，使工件兼具表面硬度和心部韧性。
提高多种性能：能显著提高钢材表面的硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性等性能。例如渗氮处理后的零件，表面形成的氮化层具有很高的硬度和耐磨性，能有效提高零件的使用寿命。
处理温度范围广
低温化学热处理：部分化学热处理过程可在相对较低的温度下进行，如低温渗氮，温度一般在 400-500℃左右。这种低温处理有利于减少工件的变形，适用于一些对尺寸精度要求较高的零件。
高温化学热处理：像渗碳等工艺通常在较高温度下进行，一般为 900-950℃。高温环境有助于活性原子的扩散，使渗入过程更加充分，但也可能导致工件变形较大，需要在工艺控制上加以注意。
适应性强
适用于多种材料：化学热处理不仅适用于各种碳钢、合金钢，还可用于一些有色金属及其合金。不同的材料可以通过选择合适的化学热处理工艺来改善其表面性能。
多种工件形状与尺寸：无论是简单形状还是复杂形状的工件，无论是小件还是大型构件，都可以采用化学热处理。对于一些难以通过其他表面处理方法实现均匀处理的复杂形状工件，化学热处理具有独特的优势。
工艺相对复杂
多步骤操作：化学热处理通常包括工件清洗、装炉、加热、介质通入、保温、冷却等多个步骤，每个步骤都需要严格控制工艺参数，否则可能影响处理效果。
介质选择与控制：要根据处理目的和工件材料选择合适的化学介质，并且在处理过程中需要精确控制介质的流量、压力、温度等参数，以确保渗入元素的含量和分布符合要求。
成本较高
设备与材料成本：化学热处理需要专门的设备，如密封加热炉、气体供应系统等，设备投资较大。同时，一些化学介质如渗氮用的氨气、渗碳用的富碳气体等，也会增加处理成本。
处理时间成本：部分化学热处理工艺周期较长，如渗氮处理可能需要几十小时甚至上百小时，这会导致生产效率降低，增加时间成本
