氮化重载齿轮坯必须经过粗车淬火和回火，才能获得均匀的细针状回火索氏体，其游离铁素体含量小于5百分之，以保证齿轮中心的力学性能，有利于获得均匀的渗氮层。淬火回火处理的淬火回火工艺参数对工件的渗氮质量和力学性能有很大的影响。正确选择淬火回火温度是齿轮是否合格的关键。
现代工业生产中，多数传动齿轮都是采用渗碳淬火工艺，随着工业技术的发展，大功率、高速度和高可靠性齿轮需求量日益增加，常用的渗碳淬火表面强化对一般齿轮强度性能要求还可以满足，但是对要求高性能的齿轮，因渗碳过程中的内氧化、畸变大等，质量不稳定，精度和性能难以保证。
近年来齿轮制造业，尤其是精密齿轮行业，已逐步使用离子渗氮技术代替气体渗氮和/或气体渗碳淬火。
传动齿轮的服役寿命和可靠性，主要取决于齿轮的疲劳抗力，即齿轮的弯曲疲劳寿命和接触疲劳寿命。
普通渗碳齿轮（渗碳层深度为0.3-1.0mm）表面硬度较低，耐磨性差，接触疲劳强度偏低，但由于渗碳层较深，心部强度较高，因此弯曲疲劳强度较高，能满足一般齿轮的服役要求。但是渗碳淬火齿轮畸变是难以克服的技术难点，形状复杂的齿轮难以保证其精度，高精度齿轮必须以磨齿来提高齿轮精度，成本大大提高。
离子渗氮齿轮采用低温热处理，变形量小，齿轮畸变小，可保证离子渗氮齿轮渗氮处理后齿轮保持高精度，一般精度只下降1～2级，6～7级齿轮可渗氮后直接使用。
因渗氮后工件渗层呈压应力状态，对于齿轮等承受交变载荷的零件来说，服役时能部分抵消疲劳载荷下产生的拉应力，延缓疲劳过程，增加疲劳寿命。
对于深层离子渗氮，因为渗层更深，硬度梯度更缓，所以工件在保证耐磨的同时也增加韧性。目前，我们所承接的离子氮化层深度要求大多在0.3-1.0mm范围内。
对性能要求高，特别是要求做深层渗氮的工件，氮化前的调质质量对氮化后的质量有直接的影响，好的氮化质量的前提是要好的调质质量。
从生产规模和成本来看，渗碳淬火适合于通用齿轮的大批量生产，而离子渗氮技术则更适合于大型齿轮、单件或中小批量以及高性能齿轮。
目前，离子渗氮齿轮在工程机械、风电等领域上得到了较好地应用。近几年，在工业发达地区，如欧洲，离子氮化齿轮已广泛应用，并有取代渗碳淬火齿轮的趋势。
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