1、不常用工藝
1)滲碳后降溫至淬火溫度，經保溫后直接淬火。采用此方法容易使材料晶粒粗大，脆性較大，工件組織應力大，只能承載強度較小的小模數齒輪。
2)滲碳后直接出爐空冷或出爐后進緩冷坑冷到室溫，再重新進爐加熱淬火。20CrMnMo鋼的特性，在工件滲碳后對冷卻速度應有嚴格要求，否則冷卻時工件表層組織和次表層組織轉變不同步，造成工件表面產生較大的拉應力，工件容易開裂。
3)對使用性能要求高的深層滲碳零件，為了同時保證表面滲碳層和心部組織的質量指標，也可采用兩次淬火，第一次加熱到心部AC3+(30-50)℃淬火，第二次加熱到表面AC1+(30-50)℃淬火，但這樣熱處理后產生應力大，而且能耗高。
2、常用工藝
滲碳后先爐冷到550℃出爐空冷，隨后重新入爐加熱淬火，此方法是目前生產中20CrMnMo鋼零件最常用的工藝。也存在問題：熱處理時間長，一方面由于滲碳后需爐冷到一定溫度才能出爐，出爐溫度越低對工件表面減少氧化脫碳越有利。另一方面，由于工件進行淬火加熱時，需經過一段建立爐氣碳勢的時間，才能確保淬火后工件的表面質量。
3、新工藝
在確保熱處理質量的前提下，為了縮短滲碳生產周期，節約成本的新工藝。該工藝將滲碳、等溫及淬火結合于一體，將生產周期縮短20%，能耗降低10%。具體為：
1)滲碳階段。優化滲碳中強滲、擴散各階段碳勢、時間等工藝參數，以較快的滲碳速度達到要求的質量指標。
2)滲碳爐階段。隨著爐溫的降低，滲碳表層會逐步析出少量細網滲碳體，冷卻到620℃，會發生奧氏體向珠光體重結晶轉變。600-620℃等溫停留，滲碳表面碳化物將發生部分球化作用。
3)淬火加熱階段。第一階段加熱溫度840-860℃。此時珠光體轉變成奧氏體，碳化物溶入奧氏體，保證了淬火后馬氏體的高硬度和強度，同時保留了適量的未溶碳化物。第二階段較低的加熱溫度810-830℃是為了減少淬火應力，同時有利于表面獲得高硬度。
4)回火階段。通過200-240℃的低溫回火，淬火馬氏體將轉變為回火馬氏體，同時表面殘留奧氏體將分解為馬氏體。為使殘留奧氏體轉變充分，可采用兩次回火。