在蜗杆传动的研究中，人们从型线冷加工工艺方面进行了许多工作，并且在一定程度上提高了蜗杆副的承载能力和传动效率，但是，采用化学热处理改善蜗杆表面状况来提高蜗轮副的承载能力和效率的相关研究并不多。本文结合蜗轮副传动的工况要求，选择蜗杆常用的42CrMo钢，通过正交设计试验方法，探讨了渗剂含量、温度、保温时间等各个工艺参数对离子硫氮复合渗渗层的影响，优选得到了离子硫氮复合渗的最佳工艺。采用AMSLER磨损试验机对试样表面摩擦磨损性能进行了测试分析。利用金相分析、显微硬度测定、X射线衍射以及扫描电镜和能谱分析等一系列检测手段，测试分析了离子硫氮复合渗层的显微组织、相组成和硬度曲线及其离子硫氮复合渗机理及过程。利用摩擦学理论对其摩擦磨损特征及其机理进行了研究。最后用试验所得的优化工艺对生产实际的蜗杆进行处理，通过台架试验与未经过此工艺处理的蜗杆进行传动效率等性能的对比试验，表明离子硫氮复合渗工艺能显著提高蜗轮副的传动效率，使其使用性能得到明显的提高。离子硫氮复合渗工艺在蜗轮副传动中的应用将具有明显的技术经济效益。