选择合适的淬透性20号精密小口径钢管系列，根据所需的齿面微观组织，选择上述热处理工艺。选择该系列精密20号碳钢管中能获得30~45HRC的心部硬度(当齿轮需要弯曲疲劳应力时，齿轮的最大耐力强度应小于0·30%)。

20号精密小口径钢管渗碳层硬度达到50HRC的最小深度按下式计算：CD=12×10-6WtFcosθ式，CD表示渗碳层硬度达到50HRC的最小深度(in);Wt为齿切向负荷(lb);F宽度(in)；θ为压力角。次级表面能达到的最大硬度主要取决于钢中碳含量或渗碳层的碳含量，其次随着20号精密小口径钢管中合金含量的增加(碳含量相同)和淬火冷却介质的淬火能力(决定淬火冷却速度)。

如要达到山东20号精密钢管下表面一定深度的硬度，可选用中合金钢、深层渗碳及高强度喷液淬火。比如，选用高淬透性20号精密小口径钢管、强搅拌的淬火冷却介质，进行浅渗碳处理。在精密的20号碳钢管尺寸较大、生产批量不大的情况下，选择高合金钢和适度淬火冷却介质是可行的。工程师可以通过改变20号精密小口径钢管渗碳层的深度来根据热处理和灵活地使用设备来达到要求的强度。

例如：在J3~J9范围内，淬火冷却率对应于末端淬透性(J)，而中合金钢(如4320和4820)在表层下约1·5mm(0·06in)处的碳含量每增加0·10%，洛氏硬度增加3HRC。为了保证获得一个合理的20号精密小口径钢管扩散层，这就需要增加约0·5毫米(0·020毫米)的渗层深度。

小模数齿轮要求扩散层较浅，需再增加0·25mm(0·010in)渗碳层深度。在给定20号高精密钢管渗碳层碳含量的条件下，每增加实际单位格罗斯曼(Grossmann)DI的冷却速率，次表层硬度增加约3+2/3(J距离为1/16in)。举例来说，次表含碳量为0·40%，而实际的DI增加25mm(1in)，其冷却速率为J9(2/3×9)，约为9HRC。对于含碳量为0·17%~0·25%的20号精密小口径钢管，这是适用的。

而随着淬透性DI达到152mm(6·0in)，每单位DI的硬度增量会大大减小。高强度的淬火还可以提高20号精密小口径钢管下层硬度。很难决定采用哪种工艺路线来达到足够的次表面硬度。使用较深的渗碳层会直接增加成本和消耗工时，使用高合金钢不但增加材料成本，而且降低可加工性。

另一种方法是，使用含碳量高的20号精密小口径钢管可以提高心部淬透性(例如，8622代替8620)。需要仔细研究提高淬火速度，确定夹具或者搅拌式淬火冷却介质是否会增加成本(不均匀搅拌会增大变形，甚至开裂)。具体的工艺设备条件也会影响到20号精密小口径钢管工艺路线的确定。