将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺，称为化学热处理。与其他热处理相比，化学热处理不仅改变了钢的组织，而且表面层的化学成分也发生了变化，因而能更有效地改变表面层的性能。化学热处理是通过以下三个基本过程来完成的：

(1)分解介质在一定的温度下，发生化学分解，产生可渗入钢表面的活性原子。

(2)吸收活性原子被工件表面吸收。例如活性原子溶入铁的晶格中形成固溶体，或与铁化合形成金属化合物等。

(3)扩散渗入工件表面层的活性原子，由表面向中心扩散，形成一定厚度的扩散层（即渗层）。

化学热处理的种类很多，根据渗入元素的不同，化学热处理有渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属等。