鍛件的化學熱處理是將鍛件置于適當?shù)幕钚越橘|(zhì)中加熱、保溫，使一種或幾種元素滲入到鋼的表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝。化學熱處理的主要特點是：表層不僅有組織的變化，而且有成分的變化，故性能改變的幅度大。其主要作用是強化和保護金屬表面。最常用的化學熱處理方法是滲碳、滲氮和碳氮共滲。

（1）鍛件的滲碳

將鍛件在滲碳介質(zhì)中加熱并保溫使碳原子滲人表層的化學熱處理工藝。目的是使低碳鋼件表面得到高碳，經(jīng)適當?shù)臒崽幚恚ù慊?低溫回火）后獲得表面高硬度、高耐磨性，而心部仍保持一定強度及較高的塑性、韌性。適用于同時受磨損和較大沖擊載荷的低碳、低碳合金鋼鍛件，如齒輪、活塞銷、套筒等。

目前廣泛應用的是滲碳熱處理。即將鍛件置于密閉的加熱爐中，可直接通入滲碳氣氛，如煤氣、液化石油氣；也可滴入有機物，如煤油、甲醇等，在高溫下裂解為含碳氣氛。含碳氣氛在鋼表面發(fā)生氣相反應，生成活性碳原子，被鋼表面吸收而溶入奧氏體中，并向內(nèi)部擴散而形成一定深度的滲碳層。

（2）鍛件的滲氮

鋼的滲氮俗稱氮化，使活性氮原子滲入鍛件件表面，在鍛件表面獲得一定深度的富氮硬化層的熱處理工藝。目的是提高零件表面硬度、耐磨性、疲勞強度、熱硬性和耐蝕性等。適用于交變載荷下工作并要求耐磨的重要結(jié)構(gòu)零件，如高速傳動的精密齒輪、高速柴油機曲軸、高精度機床主軸及在高溫下工作的耐熱、耐蝕、耐磨零件如齒輪套、閥門、排氣閥等。

常用的氮化方法有氣體氮化、離子氮化、氮碳共滲（軟氮化）等，生產(chǎn)中應用較多的是氣體氮化。

1）氣體氮化。在氣體介質(zhì)中進行滲氮的工藝。氮化用鋼需選用含有與氮親和力大的Al、Cr、Mo、Ti、V等合金元素的合金鋼。氮化前需調(diào)質(zhì)處理，目的是改善機加工性能并獲得均勻的回火索氏體組織，保證心部具有較高的強度和韌性。

2）離子氮化。在低于一個大氣壓的滲氮氣氛中，利用鍛件（陰極）和陽極之間產(chǎn)生的輝光放電進行氮化的工藝。離子氮化相對于氣體氮化速度快、周期短； 滲層質(zhì)量高，明顯提高滲氮層的韌性和疲勞強度；工件變形小，適用于處理精密零件和復雜零件；材料的適應性強，滲氮用鋼、碳鋼、合金鋼和鑄鐵都能進行離子滲氮，但專用滲氮鋼效果最佳。缺點是投資高，溫度分布不均，測溫困難和操作要求嚴格等。

3）鋼的氮碳共滲。也稱氣體軟氮化，是在一定溫度下，向鍛件表層滲入氮和碳，并以滲氮為主的化學熱處理工藝。加熱后分解出活性碳、氮原子，被鍛件表面吸收，經(jīng)擴散獲得滲層。其目的是提高鍛件表面硬度、耐磨性和疲勞強度。廣泛應用于模具、高速鋼刀具、曲軸、齒輪、氣缸套等耐磨件的處理。

氮碳共滲的特點是滲層硬而不脆，具有高的耐磨性、抗咬合性、抗擦傷的能力；處理時間短，一般1?3h，滲后不再進行其他處理；且不受鋼種的限制。缺點是表層碳氮化合物層太薄，不宜用于重載條件下。