在加工过程中，齿轮锻件都需要进行热处理，通过人工加热.保温和冷却来达到期望的性能要求，通常齿轮锻件的热处理方法如下。
1，齿轮锻件的表面硬化：常用于45.40Cr钢及中碳合金钢等中碳钢。通常经过表面硬化后的齿面硬度在40~55HRC之间。具有耐疲劳点蚀，抗粘合能力强，耐磨损。因为齿心末淬硬，齿轮锻件具有足够的韧性，能够承受较小的冲击载荷。
2，齿轮锻件渗碳淬火：常用于低碳钢和诸如20.20Cr等低碳合金钢。在重要齿轮传动中，经渗碳硬化处理后的齿面硬度可达56~62HRC，但仍然具有较高的韧性，齿轮锻件的执弯力和齿面接触强度高，具有良好的耐磨性，在重要齿轮传动中经常使用。经过渗碳硬化处理的齿轮锻件轮齿变形较大，应进行磨齿处理。
3，对齿轮锻件的氮化：氮化是一种表面化学热处理。经过氮化处理后的齿面硬度可达到~HV。因对齿轮进行氮化处理，因其硬度高、加工温度低、变形小，故适用于内齿轮及难磨齿轮，常用于含铬、铜、铅等合金元素的氮化钢如38CrMoAlA。
4，调整齿轮锻件的质量：通常用在中碳钢和中碳合金钢，例如45.40Cr.35SiMn钢等。经过调质处理的齿面硬度通常是~HBS。由于硬度不高，可以在热处理后对轮齿锻件进行精加工。
5，正火齿轮锻件：正火可消除内应力，细化晶粒，改善机械性能及切削性能。可采用中碳钢正火，采用大齿轮锻件，可使大齿轮锻件铸钢正火。
当传动齿轮锻件时，为了降低结合力，保证齿轮的使用寿命，通常会使小齿轮的齿面硬度比大齿轮高30-50倍。对高速度，重负载或重要齿轮锻件的传动，可以使用硬齿面齿轮组合，其齿面硬度差不多。
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