硬化钢和深层离子渗氮工艺
齿轮的接触疲劳强度，代表齿面的承载能力，表面硬度越高，接触疲劳强度越高。Chesters早年研究渗碳齿轮承载能力时，指出接触疲劳强度与其抗拉强度平方成正比，当表面硬度为62~63HRC接触疲劳强度达最大值。最新研究成果，CSS-42L钢经渗碳表面硬度达到68～72HRC，用以制造轴承接触疲劳寿命高出52100钢轴承70倍以上。可见齿轮表面高的硬度和高的抗拉强度，可以得到更高的接触疲劳强度。
齿轮模数越大，在承载接触应力下最大剪切应力的峰值深度从渗层表面下0.1～0.2mm移向齿轮心部（见表1），如果心部硬度较低，将会使接触疲劳强度显著降低。试验表明，提高心部硬度达470HV，增大渗氮层至1mm，接触疲劳强度可提高到2300MPa。
齿轮弯曲疲劳强度代表齿根的承载能力，渗氮钢和渗碳钢的弯曲疲劳强度都随心部硬度提高而提高。在相同的心部硬度下，渗氮钢的疲劳强度略比渗碳钢低。但是，渗碳钢的疲劳强度随心部硬度提高有一个极大值，在35～42HRC之间。而渗氮钢的疲劳强度随心部硬度的提高一直呈直线型增加，当心部硬度超过一定值（约400HV）后，渗氮钢的疲劳强度超过渗碳钢。我们研制的方向是选择心部硬度为400～450HV，过高的心部硬度（强度）可能造成其塑性降低，不利于齿轮的综合性能。
实现制造高性能渗氮齿轮和替代渗碳齿轮的关键在于研制适于齿轮切削加工和适于深层离子渗氮的时效硬化钢，以及根据齿轮不同服役条件和精度要求不同研制的特种深层离子渗氮工艺。