齿轮的材料选择及热处理工艺是影响对齿轮内在质量和使用性能的重要因素，因此要求设计人员合理的选择齿轮材料和指定热处理工艺，在选择齿轮材料时应根据齿轮工作时载荷的大小，转速的高低以及齿轮的精度要求来确定，一般分为：轻载荷、中载荷、重载荷和超重载荷。齿轮工作时转速越大、齿面和齿根受到的交变应力次数越多，齿面磨损越严重，因此可以把齿轮转动的圆周速度的大小，作为材料承受疲劳和磨损的尺度。一般分为：低速尺寸、中速齿轮、高速齿轮。齿轮精度高，则齿形准确，公差小，啮合紧密，传动平稳且无噪声。

1、轻载、低速和中速、 冲击力小、精度较低的一般齿轮。选用中碳钢等制造，常用正火或调质等热处理制成软齿面齿轮。因硬度适中、精切齿廓可在热处理后进行，工艺简单，成本低。齿面硬度不高则易于磨合，但承载能力也不同。这种齿轮主要用于标准系列减速箱齿轮、冶金机械、中载机械和机床中的一些次要齿轮。

2、中载、中速承受一定冲击载荷、运动较平稳的齿轮，选用中碳钢或合金调质钢。其热处理采用高频或中频淬火及低温回火。制成硬齿面 齿轮。齿轮芯部保持正火或调质状态，具有较好的韧性。由于感应加热表面淬火的齿轮变形小，若精度要求不高，可不必再磨齿。机床中绝大多数齿轮就是这种类型的齿轮。对表面硬化的齿轮，应注意控制硬化层及硬化层沿齿廓的合理分布。

3、重载、高速或中速，且受较大冲击载荷的齿轮，选用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢，其热处理采用渗碳、淬火、低温回火，齿轮表面获得较高硬度，因淬透性较高，齿轮心部有较高的强度和韧性。这种齿轮的表面耐磨性、耐疲劳强度和齿根的抗弯强度及心部抗冲击能力都比表面淬火的齿轮高，但热处理变形大，精度要求较高时。它适用于工作条件较高时，一般要安排磨削。它适用于工作条件较为恶劣的汽车、拖拉机的变速箱和后桥齿轮。

4、传动齿轮或磨齿有困难的硬齿面齿轮，主要要求精度高，热处理变形小，宜采用氮化钢，热处理采用调质及氮化处理，氮化后齿面硬度较高，热稳定性好，并有一定的抗蚀性，其缺点是硬化层薄，不耐冲击，故不适用于载荷频繁变动的重载齿轮，而多用于载荷平稳、润滑良好的传动齿轮或磨齿困难的内齿轮。