齿轮符合使用性能。
高速的齿轮传动容易产生疲劳点蚀，应选择硬度较高、硬质层较厚的材料。在有冲击载荷的齿轮传动中，轮齿容易折断，应选择韧性好的材料；低速重载齿轮传动中，轮齿易断，齿面易磨损，应选择机械强度高、齿面硬度大的材料。
45钢热处理后具有良好的综合力学性能。正火或调质可以改善金相组织和材料的可加工性，降低加工后的表面粗糙度，减少淬火时的变形。由于45钢淬透性差，整体淬火后材料变脆，变形大，所以一般采用齿面表面淬火，硬度可达HRC52-58。适用于机床行业，精度在7级以下的齿轮。
40Cr是一种中碳合金钢。与45钢相比，加入少量铬合金可以细化金属晶粒，提高强度，改善淬透性，减少淬火时的变形。
渗碳淬火是获得齿轮高齿面硬度、足够韧性和中心高弯曲疲劳强度的方法。一般选用低碳合金钢18CrMnTi，切削性能好，渗碳时工件变形小，淬火硬度达到HRC56-62，残余奥氏体少，多用于汽车、拖拉机中承载大型和冲击齿轮。
38CrMoAlA氮化钢渗氮后比渗碳淬火齿轮具有更高的耐磨性和耐腐蚀性，变形小，可用作高速传动中需要耐磨的齿轮材料。
铸铁容易铸造成复杂的形状，容易切削，成本低，但抗弯强度、抗冲击性和耐磨性较差。因此常用于受力小、无冲击、转速低的齿轮。
作为齿轮材料的有色金属有黄铜HPB59-1青铜QSNP10-1和铝合金LC4。
非金属材料如胶木、尼龙和塑料也常用于制造齿轮。这些材料具有易加工、传动噪音低、耐磨、减振好等优点，用于轻载、减振、低噪音、润滑条件差的场所。
1.齿轮毛坯的热处理
钢齿轮毛坯最常见的热处理是正火或调质。正火安排在铸造或锻造之后，切割之前。这样可以消除钢件中的铸造或锻造残余内应力，通过再结晶可以细化或均匀铸造或锻造后的显微组织不均匀性，从而提高切削性能和表面粗糙度，降低淬火时变形和开裂的倾向。调质也起到细化晶粒、组织均匀的作用，但能使齿轮毛坯的韧性更高，但切削性能较差。
对于棒料齿轮毛坯，一般在粗车后安排正火或回火，可以消除粗车形成的内应力。
2.齿轮齿的热处理
齿轮齿常见的热处理有高频淬火、渗碳和渗氮。
高频淬火可以形成比普通淬火硬度略高的表层，并保持心部的强度和韧性。
渗碳可以使齿轮表面淬火后具有较高的硬度和耐磨性，心部仍保持一定的强度和较高的韧性。
渗氮是把理论放在氨气中加热到520-560度，使活性氮原子渗入轮齿表层，形成一层很薄的氮化层，硬度高。
在齿轮生产中，热处理质量对齿轮加工精度和表面粗糙度有很大影响。往往由于热处理质量不稳定，齿轮定位基面和齿面变形过大或表面粗糙度过大，成为齿轮生产中的关键问题。
3.齿轮毛坯的制造
齿轮毛坯的主要形式有棒料、锻件和铸件。棒材用于尺寸小、结构简单、强度要求不高的齿轮。锻件多用于齿轮，对强度、抗冲击性、耐磨性要求较高。当齿轮直径大于400-600 mm时，齿轮毛坯通常采用铸造法铸造。为了减少加工量，对于大尺寸、低精度的齿轮可以直接铸造轮齿；可采用压铸、精密铸造、粉末冶金、热结合、冷挤压等新技术制造带轮齿的齿轮毛坯，提高劳动生产率，节约原材料。
齿轮材料的合理选择
a满足材料的机械性能。
材料的力学性能包括强度、硬度、塑性和韧性，反映了材料在使用中的特性。齿轮啮合时，齿面接触处有接触应力，齿根处有最大弯曲应力，可能导致齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会造成磨损。齿轮的主要失效形式是点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和齿轮断齿。因此，要求齿轮材料具有较高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。
比如在确定大小齿轮的硬度时，要注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮高30-50HBS，因为小齿轮的加载次数比大齿轮多，小齿轮的齿根比大齿轮细，强度比大齿轮低。为了使两个齿轮的齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬。
另一方面，根据材料的性能确定材料等级后。需要明确材料的力学性能或硬度，然后我们通过不同的热处理工艺达到所需的硬度范围，从而赋予材料不同的力学性能。如40Cr合金钢制成的齿轮，在840-860℃油淬，540-620℃回火，淬火回火硬度可达28-32HRC，可改善组织，提高综合力学性能。860-880℃油淬，240-280℃回火，硬度可达46-51HRC，故该钢表面耐磨性好，心部韧性好，变形小。在500-560℃渗氮，渗氮层为0.1.5-0.6毫米，硬度可达52-54HRC，因此该钢具有高表面硬度、高耐磨性、高疲劳强度、高耐蚀性和抗粘附性，变形极小。齿轮工作表面经电镀或表面合金化处理后，可改善摩擦性能，提高耐蚀性。
b .满足材料的工艺性能。
材料的工艺性能是指材料本身适应各种加工要求的能力。齿轮制造要经过锻造、切削、热处理等几道工序，所以在选材时要注意材料的工艺性能。一般来说，碳钢的锻造和切削具有良好的工艺性能，其力学性能能够满足一般工况的要求。但强度不够高，淬透性差。而合金钢淬透性好，强度高，但锻造和切削性能差。我们可以通过改变工艺规程和热处理方法来提高材料的工艺性能。
如汽车变速箱中的齿轮选用20CrMnTi钢，其机械性能较高。经渗碳、淬火和低温回火后，表面硬度为58-62HRC，心部硬度为30-45HRC。20CrMnTi的工艺性能良好，锻后正火改善了其切削性能。此外，20 CrMnTi还具有良好的淬透性。由于钛的影响，对过热不敏感，渗碳后可直接淬火。渗碳速度快，过渡层均匀，渗碳淬火后变形小。适用于制造承受高速中等载荷、冲击和摩擦的重要零件，因此根据齿轮的工作条件选择20CrMnTi钢更为合适。
c .材料的经济要求
所谓经济，是指以最小的成本取得最大的经济效益。在满足使用性能的前提下，选择齿轮材料时还应注意降低零件的总成本。我们可以考虑以下几个方面:
考虑到材料本身的价格。碳钢和铸铁的价格相对较低，所以在满足零件机械性能的前提下选择碳钢和铸铁，不仅具有更好的加工性能，还可以降低成本。从金属资源和供应的角度考虑，应尽可能减少材料的进口和昂贵材料的使用。
考虑齿轮生产过程的成本。首先，热处理方式不同，相对加工成本不同。比如12CrNi3A钢渗碳表面淬火的成本比渗氮处理要少得多，碳氮共渗具有生产周期短、成本低的特点。其次，还可以通过改进热处理工艺来降低成本。比如一个齿轮在高速、中载、中等冲击的条件下工作，最初选用的是中合金的高级渗碳钢18cr2Ni4WA。经910-940℃渗碳，850℃淬火，180-200℃回火，机械性能抗拉强度≥ 16544。虽然能满足齿轮的使用性能和工艺性能，但零件价格较高。目前选用价格相对低廉的低碳中合金、中淬透性渗碳钢20CrMnTi。经910-940℃渗碳，870℃淬火，180-200℃回火后，力学性能抗拉强度、屈服强度、延伸率和面积收缩率≥1100Mpa。只有这样的改进，既能大大降低材料成本，又能满足其使用性能和工艺性能。第三，选用的钢种尽量少，集中采购和管理。随着齿轮形状、尺寸、材料向多品种、多系列、个性化发展，特别是在多型号、小产量的情况下，齿轮锻造、加工、热处理存在设计大、生产周期长、效率低、成本高、能耗大、管理难、质量难保证等诸多弊端。因此，在齿轮选材时选择、优化和压缩材料牌号和规格，有利于提高选材的通用化、系列化和标准化，提高材料的利用率，提高材料采购的计划性，从而减少库存积压，加快资金周转，便于储存和保管，降低材料的成本消耗。最后，我们可以通过改进工艺来提高经济效益。比如模锻件的模锻工艺，突破了传统工艺的要求。在提供成型毛坯时，可以少用切削工艺，将模锻与机械精加工相结合，部分或全部替代切削加工直接生产零件，或者在生产中采用成组技术和工艺，也可以提高产品质量、生产效率、降低成本。