鍛件的化學熱處理是將鍛件置于適當的活性介質中加熱、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，經適當的熱處理（淬火+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構零件，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，生產中應用較多的是氣體氮化。

1）氣體氮化。在氣體介質中進行滲氮的工藝。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。氮化前需調質處理，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。