化学热处理的方法繁多，多以渗入元素或形成的化合物来命名，例如渗碳、渗氮、渗硼、渗硫、渗铝、渗铬、渗硅、碳氮共渗、氧氮化、硫氰共渗和碳、氮、硫、氧、硼五元共渗，及碳(氮)化钛覆盖等。

化学热处理应根据零件的性能要求以及工艺的易行性与经济指标，合理地选用工艺类型.例如,渗碳与渗氮可提高零件的耐磨性；但渗碳是在高温(900~1000℃)下进行，在不太长的时间内(6~10小时)可获得可观的渗层，故一般要求硬化层较深(0.9~2.5mm)的耐磨零件多采用渗碳处理，既可满足性能要求,又较经济。当零件尺寸变形要求很严时，采用低温(500~600℃)进行的渗氮处理，可保证零件尺寸精度；但渗氮层增厚缓慢，渗氮时间常需十几甚至几十个小时，是一种不经济的方法。