1、正火處理
正火處理可消除齒輪內部過大的應力，增加齒輪的韌性，改善材料的切削性能。正火處理常用于含碳量0.3%～0.5%的優質碳鋼或合金鋼制造的齒輪。正火齒輪的強度和硬度比淬火或調質齒輪要低，硬度HB163～217。因此，對于機械性能要求不很高或不適合采用淬火或調質的大直徑齒輪，常采用正火處理。
2、調質處理
調質處理常用于含碳量0.3%～0.5%的優質碳素鋼或合金鋼制造的齒輪。調質處理可細化晶粒，并獲得均勻的具有一定彌散度的和具有優良綜合機械性能的細密球狀珠光體類組織-回火索氏體。一般經調質處理后，輪齒硬度可達HB220～285，對尺寸較小的齒輪，其硬度可再高些。調質齒輪的綜合性能比正火齒輪要高，其屈服極限和沖擊韌性比正火處理的可高出40%左右，強度極限與斷面收縮率也高出5%～6%（對于碳鋼）。調質齒輪在運行中易跑合、齒根強度裕量大、抗沖擊能力強，在重型齒輪傳動中占有相當大的比重。為提高軟齒面齒輪的抗膠合能力及考慮到小齒輪工作比大齒輪繁重，常用調質的小齒輪與正火或調質的大齒輪相配，其硬度差常在HB20～50。
3、表面淬火
齒輪經表面淬火后需進行低溫回火，以便降低內應力和脆性，齒面硬度一般為HRC 45～55。表面淬火齒輪承載能力高，并能承受沖擊載荷。通常淬火齒輪的毛坯可先經正火或調質處理，以便使輪齒心部有一定的強度和韌度。
4、滲碳淬火
滲碳淬火齒輪常用含碳量為0.10%～0.25%的合金鋼或高合金鋼制造。滲碳淬火后，齒面硬度HRC58～62，一般需進行磨齒或珩齒，以消除熱處理后引起的變形。這類齒輪具有很高的接觸強度和彎曲強度，并能承受較大的沖擊載荷。各種載重車輛中的重要齒輪常進行滲碳淬火處理。
5、滲氮
滲氮可提高輪齒的表面硬度、耐磨性、疲勞強度及抗蝕能力。滲氮處理溫度低，故齒輪變形極小，無需磨削或只需精磨即可。滲氮齒輪的材料主要有38CrMoAlA、30CrMoSiA、20CrMnTi等。滲氮齒輪由于滲氮層薄（0.15～0.75mm），硬化層有剝落的危險，其承載能力一般不及滲碳齒輪高，不宜于承受沖擊載荷或有強烈磨損的場合使用。
6、鋼制齒輪的其他熱處理方法
鋼制齒輪還可采用整體淬火或氰化（碳氮共滲）等方法進行處理。整體淬火齒輪硬度較高，但變形大、韌性差、不耐沖擊，故應用較少。氰化齒輪具有硬度高、耐磨性好、變形小、生產率高等優點，適用于碳鋼和合金鋼。但其硬化層較脆、不耐沖擊，且氰有劇毒，必須有安全設施。
