热处理是齿轮获得工作强度的关键环节。用钢材切出的齿轮几何尺寸可能完全正确，但如果表面硬度不足以承受载荷，很快就会磨损、点蚀甚至断齿。因此大多数工业齿轮都采用表面硬化处理：表面硬而耐磨、心部韧而抗冲击。选择合适的硬化工艺并在图纸上明确标注，是齿轮采购中最重要的决策之一。
渗碳淬火，也称渗碳处理，是重载齿轮最常用的工艺。齿轮在富碳气氛中加热，使碳渗入表层，然后淬火形成坚硬的马氏体渗碳层。典型渗碳层深度为 0.3–2.0 mm，依模数与工况而定。20CrMnTi 等材料正是为这一工艺设计的，渗碳齿轮是汽车和重型工业传动齿轮的默认选择。
感应淬火通过电磁线圈仅对齿面局部加热，随后淬火。它适用于 45 钢、40Cr 等中碳钢，表面变硬而心部保持韧性，对大型齿轮或只需特定部位硬化的零件效率很高。由于只加热表面，变形通常较小且速度快，但可达到的硬化层深度和分布取决于齿形与线圈设计。
氮化在相对较低的温度（通常 480–580°C）下将氮渗入表面，无需后续淬火。它形成极硬而薄的硬化层，变形极小，因此适合处理过程中不得变形的精密齿轮。氮化适用于中等载荷、高精度要求的齿轮，以低变形弥补硬化层较浅的不足。
硬度分为齿面硬度和心部硬度，通常用洛氏或维氏硬度计测量。渗碳齿轮的齿面典型目标为 58–62 HRC，心部硬度约 30–40 HRC 以保证韧性。买方应明确硬度范围、硬化层深度，以及硬度检测是在试样上还是在实际齿轮上进行，因为这些选择会影响成本和交期。
询价时请提供材料牌号、期望的硬化工艺、齿面与心部硬度范围，以及应用所需的硬化层深度。如果不确定，有经验的供应商会根据载荷、转速、模数和工况推荐工艺。图纸上清晰的热处理标注可以避免返工，缩短整个项目周期。