1. 齿轮材料选择的要求
齿轮材料对齿轮的承载能力和结构尺寸影响很大，合理选择齿轮材料是设计重要内容之一。选择齿轮材料应考虑如下要求：齿面应有足够的硬度，保证齿面抗点蚀、抗磨损、抗胶合和抗塑性变形的能力；轮齿芯部应有足够的强度和韧性，保证齿根抗弯曲能力；此外，还应具有良好的机械加工和热处理工艺性；以及经济性等要求。
2. 常用齿轮材料及热处理 制造齿轮材料以锻钢（包括轧制钢材）为主，其次是铸钢、铸铁，还有有色金属和非金属材料等。
（1） 锻钢 制造齿轮的锻钢中以合金钢最为常用，不重要的齿轮采用碳钢。锻钢按热处理方法可分为两类。
1）调质齿轮用钢   常用材料有40Cr、42SiMn、35CrMo、40CrNiMo、30CrNi3及45号碳钢等。一般经调质或正火处理后切齿，齿轮精度一般为8级，高精度切齿可达7级，齿面硬度≤350HBS，称为软齿面齿轮。一对软齿面齿轮啮合，由于小齿轮啮合次数比大齿轮多，小齿轮易磨损，为了使大、小齿轮寿命接近相等，应使小齿轮的齿面硬度比大齿轮高30~50HBS。软齿面齿轮用于齿轮尺寸紧凑性和精度要求不高，载荷不大的中低速场合
2）表面硬化齿轮用钢  齿面硬度＞350HBS的齿轮称为硬齿面齿轮。轮坯切齿后经表面硬化热处理，形成硬齿面，再经磨齿后精度可达6级以上。与软齿面齿轮相比，硬齿面齿轮大大提高齿轮的承载能力，结构尺寸和重量明显减小，综合经济效益显著提高。我国齿轮制造业已普遍采用合金钢及硬齿面、磨齿、高精度、轮齿修形等工艺方法，生产硬齿面齿轮。常用表面硬化热处理主要有：①表面淬火  表面淬火主要有感应（高频、中频、工频）表面淬火和火焰表面淬火，依据齿轮的大小、硬化深度及生产批量的不同进行选择。调质齿轮经淬火处理，齿面硬度为40～55HRC，提高了承载能力，常用语中速、中载并承受一定冲击的车床变速箱齿轮及起重、冶金、矿山、工程机械中的低速重载大齿轮。②渗碳淬火 齿面硬度可达58～63HRC，与表面淬火比较，齿面具有更好的抗点蚀、抗磨度、抗胶合能力，但淬火后变形较大。渗碳淬火齿轮广泛地应用于各种机械设备中，特别是承受高速、重载、受冲击的传动。③渗氮（氮化） 齿面硬度最高（65～70HRC），齿面的抗点蚀、抗磨损、抗胶合能力最好，氮化后变形小；但氮化时间长，氮化层浅。渗氮齿轮用于精密、耐磨、高速、重载及冲击的情况。常用材料主要为中碳合金钢，氮化前需调制处理。④碳氮共渗 齿面强度为58～63HRC，性能介于渗碳和氮化之间，氮化共渗层浅，材料低碳、中碳合金钢。（2） 铸钢  铸钢的力学性能稍低于锻钢。当齿轮尺寸较大而轮坯难以锻造时，可用铸钢，切齿前须经退火、正火及调质处理。（3） 铸铁 灰铸铁的抗弯及耐冲击能力都很差，但它易铸造、易切削，具有良好的耐磨性和消震性，成本低廉。可用于低速、载荷不大的开式齿轮传动。球墨铸铁的强度比灰铸铁高得很多，具有良好的韧性和塑性。在冲击不大的情况下，代替钢制齿轮。（4） 有色金属和非金属材料有色金属（如铜合金、铝合金）用于有特殊要求的齿轮传动。非金属材料的使用日益增多，常用有夹布胶木和尼龙等工程塑料，用于低速、轻载、要求低噪声而对精度要高的场合。由于非金属材料的导热性差，故需与金属齿轮配对，利于散热。
3零件的选材  同是20MnCr5钢，由于淬透性不同，齿轮公法线长度和外齿跨棒距变形量就不一样，所以要减小齿轮热处理变形波动，必须控制原材料淬透性带宽，使每批进厂钢材的淬透性尽可能接近。当然，具体的淬透性带宽范围要根据齿轮模数、零件尺寸、加工精度以及满足淬透性带宽要求的钢材价格等因素来确定。选材时，在保证使用性能的前提下，同时还要考虑热处理工艺性能及经济合理性，需要将材料和热处理方法结合起来选材。钢材所含合金量越少，其价格就越便宜，但对淬火工艺要求也就越严；反之，钢材中所含合金量越多，其价格就越昂贵，但却有利于在热油或盐浴中进行马氏体淬火。这就需要具体企业根据自己的工艺设备状况与经济状况寻找一个平衡点。
4合理的热处理工艺  (1)在保证工件淬火硬度要求下，一般选用冷却较缓和的介质，同时还要控制好介质的温度。当淬火介质为普通淬火油，可通过添加剂改善处理后，其冷却性能较好，且能满足硬度要求。对于淬火冷却设备，要保证工件淬火时冷却均匀，避免使淬火油温的温差较大，因而要求安装加热装置和搅拌装置。淬火过程中，虽然发生的变形是由多种因素共同作甩的，但淬火介质温度是重要因素。就目
前使用的淬火油来讲，其温度对变形影响较大。所以在满足使用性能的前提下，往往采用热油淬火。(2)淬火介质的淬火时间和冷却速度对硬度影响极大。为了解决工件淬火冷速过快造成变形大的问题，生产实践中常采用等温淬火。开炉淬火，不能一口气淬完，应视炉温下降程度，中途闭炉重新升温，以便前后工件淬后硬度一致。等温淬仅能降低工件的变形，而且还能保持原来的机械性能。热油淬火一般冷油淬火变形小，一般控制在100℃±110℃。另外，油的冷却能力对变形也是至关重要的。(3)工件装炉量要合理，以1～2层为宜，工件相互重叠会造成加热不均匀，导致硬度不匀。会造成加热不均匀，导致硬度不匀。(4)淬火后硬度偏低1～3个单位，可以调整回火温度来达到硬度要求。为了稳定组织、稳定尺寸、及时消除内应力以避免变形和裂纹的产生，同时为了调整组织，使零件具有良好的加工性能和使用性能，就必须将淬火后的零件及时地进行回火。一般规定主要件、重要件、复杂件在淬火后2h内必须进行回火；而一般件、普通件淬火与回火的间隔时间也不允许超过4h。(5)通过大量细致的齿轮变形试验，掌握变形数据，再通过冷热加工工艺配合，将齿轮变形稳定下来，保证齿轮的质量符合有关技术要求。

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