Химико-термической обработкой называют процессы, приводящие к диффузионному насыщению поверхностного слоя различными элементами.
Химико-термическая обработка включает в себя одновременное термическое и химическое воздействие окружающей среды с целью изменения химического состава, структуры и свойств поверхности деталей. Ее применяют для повышения твердости, износостойкости, сопротивления усталости и контактной выносливости, а также для защиты поверхности от электрохимической и газовой коррозии. Она подразделяется на диффузионное насыщение металлами и неметаллами.
Диффузионное насыщение металлами включает в себя алитирование, хромирование, силицирование, насыщение другими металлами. Диффузионное насыщение неметаллами включает в себя цементацию, азотирование, цианирование (нитроцементацию), борирование, оксидирование и др.
Различают три стадии процесса химико-термической обработки.
На первой стадии протекают химические реакции в исходной (окружающей) среде и образуются активные диффундирующие элементы, в ионизированном состоянии.
На второй стадии процесса они усваиваются поверхностью металла: происходит адсорбция или хемосорбция, в результате тонкий поверхностный слой насыщается диффундирующим элементом (абсорбция), возникает градиент концентрации - движущая сила для следующей стадии процесса.
Третья стадия диффузионное проникновение элемента вглубь металла, которое сопровождается образованием твердых растворов или фазовой кристаллизацией.
Первая и вторая стадии процесса ХТО протекают значительно быстрее третьей, когда формируется структура и свойства диффузионной зоны.
Существует множество способов химико-термической обработки, однако наибольшее распространение в промышленности получили процессы диффузионного насыщения из активных жидких и газовых сред.
Диффузионное насыщение стали углеродом, азотом и совместно этими элементами наиболее распространенные в промышленности процессы химико-термической обработки. Углерод и азот легко усваиваются поверхностью сталей, образуют с железом твердые растворы внедрения и сравнительно быстро диффундируют в сталь, образуя слои значительной толщины.