(1)深层离子渗氮适用范围及适用钢材。一些高速、重载及精密齿轮，如行星传动的内齿圈、风电机中的偏航齿圈，还有螺杆采用渗氮工艺进行表面硬化处理，最大齿轮直径已达4m，尤其是齿轮的深层渗氮工艺可以在一定范围代替渗碳淬火工艺而省掉磨齿的工序，节约了制造成本与工期。

离子渗氮常用齿轮材料，42CrMo、40CrNiMo、25Cr2MoV、34CrNi3Mo等，在进行离子渗氮前一般进行调质处理，以保证齿轮心部强度。

(2)中硬度调质+韧性深层渗氮。齿面以γ′相为主的化合物层比ε+γ′双相层能提高接触疲劳强度近40%，因此采用中硬度调质十韧性深层渗氮是提高渗氮齿轮承载能力的重要途径。

(3)深层可控离子渗氮新工艺。美国费城齿轮公司进行深层1mm的气体渗氮，工艺周期150h，而后磨掉齿面白亮层。郑州机械研究所对深层离子渗氮工艺进行了开发研究，仅用60～70h，可使渗氮层达0.8～1. 2mm，表面获得齿面为γ′相的单相组织，而不需磨掉白亮层，并取得了国家专利。

1)渗氮层组织的控制。离子渗氮工艺的主要优点之一就是可以通过控制炉内气氛中的氮、氢比例获得不同的相成分。

2)0. 8～1. 0mm的深层渗氮考虑中硬度基体和获得良好的渗氮层效果的约束，需采用三段工艺：第一阶段强渗，温度520～530℃，时间12～15h，尽可能在短的时间内施以较高的氮浓度，以获得较大的氮浓度梯度；第二阶段扩散，需加强氮原子在钢内部的扩散，温度稍高一些，570～580℃，时间40h左右；第三阶段补渗，经扩散之后在表层0.3mm深度范围内，显微硬度有不同程度的下降。为此采用与第一阶段强渗基本相同的工艺进行补渗，以提高渗层硬化效果。

(4)检验结果。渗氮层0.8～1. 2mm，表面硬度可达550～570HV，表面获得以γ′相为主或单相的化合物层组织。