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齒輪的制造材料和熱處理過程對齒輪的承載能力和尺寸重量有很大的影響。
20世紀50年代前，齒輪多用碳鋼，60年代改用合金鋼，而70年代多用表面硬化鋼。 按硬度，齒面可區分為軟齒面和硬齒面兩種。
軟齒面的齒輪承載能力較低，但制造比較容易，跑合性好，多用于傳動尺寸和重量無嚴格限制，以及小量生產的一般機械中。因為配對的齒輪中，小輪負擔較重，因此為使大小齒輪工作壽命大致相等，小輪齒面硬度一般要比大輪的高。
硬齒面齒輪的承載能力高，它是在齒輪精切之后，再進行淬火、表面淬火或滲碳淬火處理，以提高硬度。但在熱處理中，齒輪不可避免地會產生變形，因此在熱處理之后須進行磨削、研磨或精切，以消除因變形產生的誤差，提高齒輪的精度。
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