形变与化学热处理的组合称为形变化学热处理，形变既可加速化学热处理过程，也可强化化学热处理效果，是一种值得重视的热处理新工艺。

应力和形变均匀可加速钢中铁原子的自扩散和置换原子的扩散。研究结果证实，不论是弹性形变，还是塑性形变，拉应力都能加速铁的自扩散过程。这主要是由于随形变量和应力的增加，金属中晶体缺陷（位错密度）增多，使原子容易沿位错线择优扩散，从而加速扩散过程。

1.形变后的化学热处理

形变对间隙原子（碳、氮）扩散的影响比较复杂。形变造成的组织结构差异，位错密度和结构的变化，碳化物析出形成的合金元素再分配，晶粒大小和亚结构的变动等因素都会影响碳的扩散。如形变后的再结晶形成的晶粒细化使晶粒边界扩大，及晶体内孔隙密度增加都会加速间隙原子扩散，而碳原子在奥氏体晶体内位错附近的聚集会使碳的扩散系数减小。因此，若加速渗碳和渗氮过程，必须选择适当的形变和后热处理条件。如22CrNiMo钢渗碳7h以上时，25%形变量的渗层深度出现峰值，进行2h渗碳时，形变量25%的渗层碳含量最高。

如钢件经低温形变的晶粒多边化处理再施行渗氮可以有效地提高力学性能、蠕变抗力和持久强度。这是由于多边化建立的亚晶界（位错墙）被间隙原子（N）所钉扎的结果。

2.形变与化学热处理同时进行

将工件、渗剂与粉末粒子一起装在滚筒里，边滚动边加热进行的扩渗处理工艺就是利用了冲击粒子的机械能促进渗入速度的方法，也称为机械能助渗。运动粒子冲击工件可除掉表面氧化膜，净化表面，产生表面缺陷，有利于渗出入原子的吸附，提高渗入元表的吸附浓度。运动的粉末粒子与工件相对运动，变传热方式为固体颗粒间流动接触传热，改善了滚筒内部温度均匀性，大大增加了传热速度，缩短了加热和透烧时间。运动的粉末粒子增加渗剂组成物之间接触机会，促进它们之间的化学反应，增加渗剂的活性和新生态渗入元素的浓度。运动的粉末粒子冲击被加热的工件表面，将其动能传给表面点阵原子，使其激活脱位，形成空位，甚至形成扩散通道等晶体缺陷。改变原子扩散行径为点阵缺陷的扩散，致使扩散激活能大幅度降低，扩渗温度大幅度降低，扩渗时间显著缩短，节能效果显著，并能提高产品质量。

如Cr6W5Mo4V2高速钢钻头用机械能助氮碳共渗，520℃×2h，无化合物层，扩散层30μm，显微硬度为852～901HV，心部硬度为781HV_0.1，使用寿命提高一部多。在扩散层中发现大块碳化物变细小、圆整且弥散分布。在机械能冲击下，存在碳化物溶解、氮化物和碳化物的再析出过程，使碳化物变细，析出的氮化物弥散分布，致使氮碳共渗层硬度提高。

3.钢件化学热处理后的冷形变

钢件经渗碳、渗氮等化学热处理后施行滚压、喷丸等表面冷形变可获得进一步强化的效果，得到更高的表面硬度、耐磨性和疲劳强度，进一步延长使用寿命。

冷形变能促使渗层晶内亚结构的变化，部分残留奥氏体转变为马氏体，在表面层形成巨大的压应力。这些都是提高钢件表面硬度和综合力学性能的原因。18Cr2Ni4WA钢样化学热处理后冷形变和一般热处理后的力学性能比较，硬度和弯曲疲劳极限明显提高。