化學熱處理是將拋光機置于含有欲滲元素的活性介質中,加熱到一定溫度后進行保溫,使滲入元素被吸附并擴散進入其表層,改變其化學成分致使工件表面層的組織結構和性能發生變化。這種工藝過程稱為化學熱處理。根據表面滲人元素的不同,化學熱處理可分為滲碳、滲氮礙氮共滲等。化學熱處理能有效地提高錒件表層耐磨性、耐蝕性抗氧化性以及疲勞強度等。
　
  　(1)滲碳　滲碳是把低碳鋼、低碳合金鋼鋼件在富碳活性介質中(如煤油甲醇等的熱分解產物)加熱至奧氏體狀態(920~-930℃)保溫足夠的時間,使表層達到所要求的碳含量(質景分數為0.8%—1.2%)和滲碳層深度(0.25-20m),再經淬火和低溫回火處理。這樣能使工件在保持其心部原有高韌性的條件下,獲得高硬度的和具有殘余壓應力的表層,從而提高了工件表面的耐磨性和疲勞強度。由于滲碳溫度高,直接淬火變形較大,為了減少變形,應根據零件的形狀和所用鋼材熱處理工藝的特點,采用不同的淬火方法。處理后需進行精加工。主要用于齒輪、主軸、滾珠絲杠、活塞銷和凸輪軸等。
　
　  (2)滲氮滲氮  是向鋼件表面滲氮。滲氮過程是將工件加熱到500~650℃,通入氨氣(NH3分解出N),保溫足夠長的時間(20~100h),其表面氮原子濃度大大增加,氮滲入鋼后形成各種氮化物。為了獲得高硬度的氮化層,鋼中需含有能形成穩定氮化物的合金元素,如鋁鉻、鋁、釩,鈦等。進行滲氮工藝的鋼一般采用滲氮鋼和含鉻、鉬的模具鋼和結構鋼。滲氮后不需淬火,表層硬度可達1000~1200HNV,有很高的耐磨性和抗咬合性,有高的疲勞強度和高的耐蝕性。在滲氯前鋼件必須進行調質處理,使心部具有高的綜合力學性能。由于滲氮溫度低,滲氮后又不需淬火,故滲氮后變形較小。又由于滲氮層較薄(約5mm),處理時間長,成本比較高,所以只適用于精度要求高的零件,例如特密機床的絲杠、主軸,鏜床的鏜桿等。出于滲氮時間長,而且又需要應用專用鋼種,因此使其應用受到一定的限制。
　
　　(3)離子滲氯  離子滲氮是將工件放入真空容器內,通人氮氣或氮氫混合氣體,以工件為陰極,容器壁為陽極,在133-1330Pa的氣壓下利用解光放電,使離子化的氯擴散滲入鋼中形成氮化物,提高了鋼的硬度。與滲氮相比,離子滲氮所需的時間短,處理的鋼種范圍廣,但處理后硬度低于滲氮的硬度,設備費用高。主要用于金屬模具、切削工具、曲軸和絲杠等。
　
　　(4)氣體氯碳共滲  氣體氮碳共滲是以滲氨為主的碳、氯共滲過程,滲劑為尿素、甲酰胺、三乙醇胺(加熱時分解出氮和碳),氣體氮碳共滲溫度為570℃左右,時間一般為幾小時,處理的材料也比較廣泛。不同鋼種氮碳共滲后的硬度范圍為450~900HV。主要用于曲軸、缸套、活塞環、花鍵滾刀、銑刀、熱鍛模和壓鑄模等。
　
　　(5)碳氮共滲  碳氮共滲是將鋼件放在能產生碳、氮活性原子的化學介質中加熱至奧氏體狀態(800~900℃),使碳和氮同時滲入鋼件表面,滲后可直接淬火,淬火后需低溫回火。與滲碳相比,加熱溫度低,加熱時間短,淬火變形小,但滲層較薄。主要用于齒輪,主軸,滾珠絲杠等零件。
　
　　(6)滲硫、硫氮共滲、硫氮碳共滲　滲硫是零件在含硫介質中加熱,使鋼或鑄鐵表面形成硫化物滲層,滲硫層呈致巒多孔的鱗片狀,硬度不高,可在接觸面之間滑動,降低了摩擦因數,避免兩個金屬表面的直接接觸,提高了抗粘著磨損的能力。滲硫適用于經過研磨的表面硬化(淬火低溫回火、滲碳、高頻淬火)的工件主要用于高速鋼刀具、銑刀、搓絲板、沖模、內燃機的凸輪、搖臂、行星齒輪等零件。
　
　　硫氮共滲或硫氮碳共滲是將滲硫與滲氮或與氮碳共滲相結合。共滲層的外層主要是滲硫層,摩擦因數小,抗粘著性***;共滲層的內層是硬度高的氮化層或氯碳共滲層。因而這種滲層兼有滲硫層與滲氮層的***點。主要用于高速鋼插齒刀和銑刀、不銹鋼切斷刀、冷沖模、齒輪絲杠、飛機輪軸的高速鋼專用軸承、汽車油泵活塞及縫紉機零件等。
　
　 (7)蒸汽處理、氧氮化處理　蒸汽處理是將工件在540~560℃過熱蒸汽中加熱,使其表面形成薄的多孔性的氧化膜(FeQ4),此表面氧化膜能貯油,并有減摩及潤滑作用,經過這樣工藝處理后的高速鋼刀具,在加工時使刃部不易結瘤,可以提高刀具的使用壽命。這一工藝主要用于高速鋼刀具的處理
　　氧氮化處理是將蒸汽處理與滲氮相結合,兼有氧化層與滲氮層的***點。主要用于拋光機高速鋼刀具的處理。