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與表面淬火、表面形變強化等表面強化方法相比，其具有以下特點。
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通過滲入不同的元素，可有效地改變工件表面的化學成分和組織，以獲得各種不同的表面性能，從而滿足不同工作條件對工件的性能要求。
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一般化學熱處理的滲層深度可根據工件的技術要求來調節，而且滲層的成分、組織和性能由表至里是逐漸變化的，滲層與基體屬于冶金結合，結合牢固，表層不易剝落。
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通常化學熱處理不受工件幾何形狀的限制，無論形狀如何復制均可使外殼和內腔獲得所要求的滲層或局部滲層，不像表面淬火、滾壓、冷壓、冷軋等冷作硬化處理那樣，要受到工件形狀的限制。
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絕大部分化學熱處理具有工件變形小、精度高、尺寸穩定性好等特點。如氮化、軟氮化、離子氮化等工藝，均使工件保持較高的精度、較低的表面粗糙度和良好的尺寸穩定性。
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所有化學熱處理均可獲得改善工件表面性能的綜合效果，大部分化學熱處理在提高表面力學性能的同時，還能提高工件表面層的耐蝕性、抗氧化性、減摩、抗咬合性、耐蝕性等多種性能。
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一般化學熱處理對提高機械產品的質量、挖掘材料潛力、延長使用壽命具有更為顯著的成效，因此可節約較貴重的金屬材料，降低成本，提高經濟效益。
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多數化學熱處理既是一個復雜的物理化學過程，也是一個復雜的冶金過程，它需要在一定的活性介質中進行加熱，通過界面上的物理化學反應和由表及里的冶金擴散來完成。因而其工藝較復雜，處理周期長，而且對設備的要求也較高。
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