本发明公开了一种高Ni渗碳齿轮钢的后热处理工艺，是将经过常规热处理工艺处理后，经检测表面残余奥氏体较多的零部件，按照残余奥氏体的等级，在170℃~190℃或230℃~270℃温度下回火处理14~16h。具体的，当零部件表面残余奥氏体＞5级时，可先将零部件在‑40℃条件下冷处理2~3h，然后在180℃温度下回火处理15h；也可将零部件在260℃温度下回火处理15 h。当零部件表面残余奥氏体≤4级时，需先将零部件在‑40℃条件下冷处理2~3h，然后在180℃温度下回火处理15h。经过本发明的后热处理工艺处理后，零部件表面残余奥氏体较多且硬度偏低的零部件，其表面残余奥氏体含量可由4~5级降为3级，表面硬度提高1~5HRC不等，经过生产实际验证，经处理后产品重新达到技术要求的比例为85~90%，大大提高了零部件的合格率。