为了满足大型高速重载齿轮的要求，开发了齿轮钢20CrNi3Mn2Al时效硬化渗氮工艺及其深离子渗氮工艺。风冷固溶处理后的材料硬度为283~332HBW，保证了良好的可加工性。经520～540变温深离子渗氮处理后，表面硬度高，复合层薄，硬度梯度平缓。表面以下0.1mm的硬度大于900HV，0.4mm大于600HV，渗氮层深度大于0.6mm，基体硬度增加至400~450 HV。它可用于制造高速重载精密齿轮，部分替代渗碳齿轮，节省渗碳工艺，简化工艺，减少变形。