熱処理は歯車が実用強度を得るポイントです。鋼から歯切りされた歯車は形状が正しくても、表面が荷重に対して柔らかすぎるとすぐに摩耗・ピッチング・破損します。そのためほとんどの工業用歯車は表面硬化処理を施します。硬くて耐摩耗性のある表面と、強靭で衝撃を吸収する心部の組み合わせです。適切な硬化プロセスを選び、図面に明確に指定することは、歯車調達における最も重要な決定の一つです。
浸炭焼入（肌焼き）は高負荷歯車に最も一般的なプロセスです。歯車を富炭素雰囲気で加熱して炭素を表面層に拡散させ、その後焼入して硬いマルテンサイト層を形成します。典型的な硬化深さはモジュールと使用条件により0.3mmから2.0mmです。20CrMnTiなどの材料はこのプロセス用に設計されており、自動車や重工業用トランスミッションの標準的な選択です。
高周波焼入は電磁コイルで歯面のみを局所加熱し、その後焼入します。45鋼や40Crなどの中炭素鋼に適し、心部を強靭に保ちながら表面を硬化させ、大型歯車や特定部位のみ硬化が必要な部品に効率的です。表面のみを加熱するため変形が少なく高速ですが、到達可能な硬化深さとパターンは歯形とコイル設計に依存します。
窒化は比較的低温（通常480〜580℃）で窒素を表面に浸透させ、その後の焼入を伴いません。非常に硬く薄い層が最小限の変形で形成され、処理中に形状が変わってはならない精密歯車に適しています。中程度の負荷と高い精度要求を持つ歯車に向き、薄い硬化深さを低変形で補います。
硬さは表面硬さと心部硬さで指定され、通常ロックウェルまたはビッカースで測定します。浸炭歯車の歯面の典型目標は58〜62HRC、心部硬さは靭性のため約30〜40HRCです。買い手は硬さ範囲、硬化深さ、硬さ試験を試験片で行うか実歯車で行うかを指定すべきです。これらの選択はコストとリードタイムに影響します。
見積の際は、材料グレード、期待する硬化プロセス、表面・心部硬さ範囲、要求される硬化深さを明記してください。不明な場合は、優れた供給元が負荷、回転数、モジュール、使用環境からプロセスを推奨できます。図面上の明確な熱処理仕様は手直しを防ぎ、プロジェクト全体を短縮します。