化學熱處理是將鍛件置于一定溫度的活性介質中保溫，使一種或幾種元素滲入鍛件表層，以改變其表層化學成分、組織和性能的熱處理工藝。

在整個熱處理技術中，化學熱處理占有相當大的比例，并且隨著工業技術的不斷發展，這一比例會進一步加大。鍛件通過表層滲人的元素實現表面強化，在提高表面硬度、強度和耐磨性的同時，保持其心部的強韌性，使鍛件具有高的綜合力學性能。此外，表層滲入的元素在很大程度上可以改變表層的物理與化學性質，提高鍛件的抗氧化性、耐蝕性等。因此，化學熱處理是機械制造、化工、能源動力、交通運輸、航空航天等許多行業中不可或缺的熱處理技術。

滲碳是將低碳鋼置于具有足夠碳勢的介質中加熱到奧氏體狀態并保溫，使活性碳原子滲入工件，獲得高碳含量的滲層，隨后淬火并低溫回火的熱處理工藝。所謂的碳勢是指滲碳氣氛與鋼件表面達到動態平衡時鋼的表面碳含量。

由于氣體滲碳具有碳勢可控、生產率高和便于滲碳后直接淬火等優點，所以是目前生產中廣泛采用的滲碳工藝。

滲碳的目的是在保持鍛件心部良好韌性的同時，表層具有高的硬度、耐磨性和疲勞強度。這樣，鍛件既能承受大的沖擊，又能承受大的摩擦。因此，齒輪、活塞銷等工件常采用滲碳處理。

1.滲碳工藝應滿足的條件

(1)表層獲得所要求的碳含量。滲碳處理后表面到心部的碳含量應分布適當，由表層的高碳逐漸過渡到基體組織的成分。通常要求表層的碳含量在0.8%-1.05%(質量分數）范圍。這是因為當碳含量低于共析成分時，硬度及耐磨性不高；當碳含量高于1.05%(質量分數）時，易形成網狀或大塊狀碳化物，表層脆性增大，導致工作過程易發生剝落，顯著降低鍛件的疲勞性能。

(2)合適的滲層深度。鍛件滲碳層深度的選取主要依據鍛件尺寸和服役條件確定。例如，齒輪滲碳層深度常為其模數的15%-20%；軸類為其直徑的5%-10%。一般滲層深度在0.5-2.5mm范圍之內。但對某些特殊工件，如小型薄壁工件其滲層可為0.1-0.3mm,大型滾動軸承等可達4-10mm。

(3)平緩的濃度梯度。較寬的過渡層使滲層與心部具有良好的結合，在工作過程中不因受重負荷而崩裂。

(4)盡可能短的滲碳時間及穩定的滲碳質量。選用合金滲碳鋼、采用催滲技術和可控氣氛滲碳技術等，都能顯著地縮短滲碳時間，獲得高質量的滲碳層。

2.氣體滲碳工藝及質量控制

氣體滲碳是將工件裝入密封加熱爐中，加熱到900-950℃,通入含碳的氣體或滴入含碳液體，使鍛件在這一溫度下滲碳的過程。它是目前應用最廣泛和成熟的滲碳方法。

鍛件在進入滲碳爐前應清除表面污垢、鐵銹及油污等。可用熱水清洗工件，等工件干燥后才能進入滲碳爐，不允許將水分帶入滲碳爐內。若清洗仍不能保證工件的表面質量時，可采用噴砂處理。凡工件表面不允許滲碳的部位，如螺紋、花鍵軸孔等應進行防滲處理。常用防滲方法為電鍍銅和涂防滲涂料。前者成本較高，且在某些情況下使用受到限制，建議采用防滲涂料的方法。

氣體滲碳過程由排氣、強烈滲碳、擴散及降溫四個階段組成。排氣階段采用加大滲劑流量的方法，使爐內氧化性氣氛迅速減少。在儀表達到滲碳要求的溫度后尚需延長30-60min,以便爐內各處溫度均勻及工件透熱。強烈滲碳及擴散階段的控制取決于滲層厚度及滲層碳濃度的要求。對于可直接淬火的鍛件應隨爐冷到適合的淬火溫度并保溫15-30min,使工件內外溫度均勻后出爐淬火；對于需重新加熱淬火的工件，可自滲碳溫度出爐后空冷或入冷卻坑冷卻。