齒輪的材料選擇及熱處理工藝是影響對齒輪內在質量和使用性能的重要因素，因此要求設計人員合理的選擇齒輪材料和指定熱處理工藝，在選擇齒輪材料時應根據(jù)齒輪工作時載荷的大小，轉速的高低以及齒輪的精度要求來確定，一般分為：輕載荷、中載荷、重載荷和超重載荷。齒輪工作時轉速越大、齒面和齒根受到的交變應力次數(shù)越多，齒面磨損越嚴重，因此可以把齒輪轉動的圓周速度的大小，作為材料承受疲勞和磨損的尺度。一般分為：低速尺寸、中速齒輪、高速齒輪。齒輪精度高，則齒形準確，公差小，嚙合緊密，傳動平穩(wěn)且無噪聲。

1、輕載、低速和中速、 沖擊力小、精度較低的一般齒輪。選用中碳鋼等制造，常用正火或調質等熱處理制成軟齒面齒輪。因硬度適中、精切齒廓可在熱處理后進行，工藝簡單，成本低。齒面硬度不高則易于磨合，但承載能力也不同。這種齒輪主要用于標準系列減速箱齒輪、冶金機械、中載機械和機床中的一些次要齒輪。

2、中載、中速承受一定沖擊載荷、運動較平穩(wěn)的齒輪，選用中碳鋼或合金調質鋼。其熱處理采用高頻或中頻淬火及低溫回火。制成硬齒面 齒輪。齒輪芯部保持正火或調質狀態(tài)，具有較好的韌性。由于感應加熱表面淬火的齒輪變形小，若精度要求不高，可不必再磨齒。機床中絕大多數(shù)齒輪就是這種類型的齒輪。對表面硬化的齒輪，應注意控制硬化層及硬化層沿齒廓的合理分布。

3、重載、高速或中速，且受較大沖擊載荷的齒輪，選用低碳合金滲碳鋼或碳氮共滲鋼，其熱處理采用滲碳、淬火、低溫回火，齒輪表面獲得較高硬度，因淬透性較高，齒輪心部有較高的強度和韌性。這種齒輪的表面耐磨性、耐疲勞強度和齒根的抗彎強度及心部抗沖擊能力都比表面淬火的齒輪高，但熱處理變形大，精度要求較高時。它適用于工作條件較高時，一般要安排磨削。它適用于工作條件較為惡劣的汽車、拖拉機的變速箱和后橋齒輪。

4、傳動齒輪或磨齒有困難的硬齒面齒輪，主要要求精度高，熱處理變形小，宜采用氮化鋼，熱處理采用調質及氮化處理，氮化后齒面硬度較高，熱穩(wěn)定性好，并有一定的抗蝕性，其缺點是硬化層薄，不耐沖擊，故不適用于載荷頻繁變動的重載齒輪，而多用于載荷平穩(wěn)、潤滑良好的傳動齒輪或磨齒困難的內齒輪。