1、表面淬火
常见的表面淬火方法有高频淬火（对小尺寸齿轮）和火焰淬火（对大尺寸齿轮）两种。表面淬火的淬硬层包括齿根底部时，其效果好。表面淬火常用材料为碳的质量分数约0.35%~0.5%的钢材，齿面硬度可达45~55HRC。
2、渗碳淬火
渗碳淬火齿轮具有相对的承载能力，但采用精加工工序（磨齿）来解决热处理变形，以保证精度。
渗碳淬火齿轮常用渗碳前碳的质量分数为0.2%~0.3%的合金钢，其齿面硬度常在58%~62%HRC的范围内。若低于57HRC时，齿面强度显著下降，高于62HRC时则脆性增加。轮齿心部硬度一般以310~330HBW为宜。渗碳淬火齿轮的硬度，从轮齿表面至深层应逐渐降低，而渗碳深度规定为表面至深层应逐渐降低，而渗碳深度规定为表面至硬度52.5HRC处的深度。
渗碳淬火在轮齿弯曲疲劳强度方面的作用除使心部硬度有所提高外，还在于有表面的残余压应力，它可使轮齿拉应力区的应力减小。因此磨齿时不能磨齿根部分，滚齿时要用留磨量滚刀。
3、渗氮
采用渗氮可保证轮齿在变形小的条件下达到很高的齿面硬度，热处理后可不再进行精加工，提高了承载能力。
4、想啮合齿轮的硬度组合
当大、小齿轮均为软齿面时，小齿轮的齿面硬度应高于大齿轮。而当两轮均为硬齿面且硬度较高时，则取两轮硬度相同。
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