滲碳淬火處理工藝主要有兩種：一種是在930℃進行規定的滲碳擴散處理后，降溫至800～850℃，待爐內工件溫度達到設定溫度后進行淬火處理，稱為滲碳直接淬火。另一種是采用重新加熱淬火工藝，即齒輪滲碳后先空冷或爐冷到室溫，然后再重新加熱到奧氏體化溫度保溫后在油中淬火，采用此種工藝工件變形大，工序多，制造周期長，成本高。 直接淬火與重新加熱淬火相比容易出現以下問題：工件表面硬度略低；滲層中殘留奧氏體量多；表面晶粒粗大。滲碳提高了零件表面層的含碳量，而表面以及心部的組織性能須經適當的熱處理來實現。根據零件材料和性能要球不同，滲碳后可以運用多種熱處理方法。 ①直接淬火法：直接淬火是指零件滲碳后，隨爐降溫或出爐與冷到高于Ar1或Ar3溫度(一般為780~850℃)后直接淬火，淬火后再在150~200℃回火2~3h。
隨爐降溫或出爐預冷的目的是為了減少淬火變形與開裂。同時還能使高碳的奧氏體析出部分碳化物而提高表面硬度。滲碳后直接淬火法操作簡單、成本低、效率高，還可以減少淬火變行及表面氧化脫碳。缺點是熱處理后組織較粗、性能較差。直接淬火法適用與本質細晶粒鋼，如20CrMnTi、20CrMn、20MnB等制成的零件。

②一次淬火法：零件滲碳后隨爐冷卻或出爐坑冷至室溫，然后重新加熱到淬火溫度進行淬火和低溫回火的處理方法，稱為一次淬火法。
一次淬火后的加熱溫度根據鋼種和性能要球而定。合金鋼滲碳后的淬火我惡毒選擇稍高于心部組織的Ac3溫度(850~900℃)，使心部組織細化，并獲得心部低碳馬氏體組織，保證較高的心部強度。對于碳素鋼則選擇在A­c1~Ac3之間(約820~850℃)。對于一些心部強度要求不太高，只要求表面耐磨性好的工件如量規、樣板等，則宜選在略高于Ac1(770~820℃)的溫度。

       滲碳工序工藝：滲碳淬火+冰冷處理+一次低溫回火+二次低溫回火+拋丸處理。根據前期試驗結果，18CrNiMo7-6材料試塊金相組織馬氏體及殘留奧氏體為4級，為了得到更好的金相組織，此次試驗中對18CrNiMo7-6材料滲碳直接淬火工藝略做調整，主要是降低強滲、擴散期碳勢，其中強滲期碳勢由原來的1.1%調整至1.05%，擴散期碳勢由原來的0.75%調整至0.7%，其他工藝參數不變。20CrNi2MoA材料則執行原試塊滲碳直接淬火工藝參數。