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，其效果最好。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最大的承载能力，但必须采用精加工工序（磨齿）来消除热处理变形，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，而有效渗碳深度规定为表面至深层应逐渐降低，而有效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，它可使轮齿最大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最小的条件下达到很高的齿面硬度和耐磨性，热处理后可不再进行最后的精加工，提高了承载能力。这对于不易磨齿的内齿轮来说，具有特殊意义。
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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