使用實踐和專門研究表明，根據輪齒接觸強度面定的許用裁荷主要取決于材料的硬度。當齒輪用鋼制造并經熱處理時，可獲得最高的硬度，因而可使傳動的外廓尺寸和重量達到最小。

 合金鋼或者碳鋼是制造減速電機類動力傳動齒輪用的主要材料。根據工作齒面在熱處理后的硬度，齒輪可約定地分為兩類：硬度低于HB350即經過正火或調質的齒輪和硬度高于HB350(HRC45)即經過淬火、滲碳、加氮滲碳、氮化的齒輪。

 當材料硬度低于HB350時，輪齒的精切羅在輪坯的最終熱處理后進行。經過正火和調質的齒面磨合得很好，因此切齒時和裝配傳動時所允許的誤差將部分地得到消除。調質和正火齒輪的主要缺點是其硬度較低，因此具有這類齒輪的傳動的尺寸較大。所以，上述的輪齒硬化方法用于重量和外廓尺寸不受嚴格限制的傳動。

 工作齒面硬度高于HB350的齒輪用于中載和重裁傳動(這時從M2≥4000N·m)，以便減小其外廓尺寸。

 淬火齒輪具有中等的承載能力。輪齒在淬火后通常要經過磨削，以消除由于淬火時其形狀和尺寸發生變化(變形)而引起的誤差。但是，磨削的生產率低，并且要磨去一層接觸強度最高的材料，因此最好避免磨削。在齒輪圓周速度不大(小于12.5m／s)的傳動中，這是做得到的。淬火時，要用含碳量為0.35~0.5%的中碳鋼和中碳合金鋼(鋼45、40Cr、35CrMo等)。齒面硬度為HRC45~55。

 低碳鋼(鋼15和20)和低碳合金鋼(20Cr、20CrNi2Mo等)制齒輪要經過滲碳(表層以碳飽和，隨后淬火)處理。這種輪齒硬化方法是時間長而成本高的過程。但是，滲碳能保證表層有很高的硬度(HRC56~63)并保持合金鋼的芯部有較高的強度，以防過載時脆性表層壓碎。換句話說經過滲碳后，同時有極高的接觸強度和彎曲強度。滲碳用于重量和外廓尺寸具有決定性意義的零件(運輸、航空方面等)。

 經過氣體加氮滲碳的齒輪的特點是承載能力高而穩定。但是，需要有專用昂貴的設備，因而這種輪齒硬化方法的應用受到了限制，一般齒輪減速機采用的是滲碳淬火進行齒輪硬度強化。

 氮化(表層以氮飽和)能保證硬度不低于滲碳后的硬度。氮化后變形程度很小。氮化時，要用38Cr2MoAIA叢類鋁鋼制齒輪。由于這個過程的時間長而成本高，應用受到限制，例如，用于難以磨齒的場合(諧波傳動和行星齒輪傳動的內齒輪和其他很重要的傳動)。

 輪齒除了用熱處理和化學熱處理方法硬化外，還可采用機械硬化法和電拋光法。

 滾壓齒溝和齒根過渡部分、精壓或噴丸處理、去除一層簿的表面缺陷層和冷作硬化，都能使輪齒的抗彎強度大大提高(高達40%)。

  電拋光能去除一層薄的缺陷層(例如在淬火后)，降低表面粗糙度，形成不大的中凸度，從而避免很不利的邊緣接觸。

 在正確設計的齒輪副中，小齒輪與大齒輪的工作齒面硬度比值不得任意選擇。如果大齒輪的工作齒面硬度低于HB350，則為了使小齒輪和大齒輪的輪齒壽命一致，加快其磨合和提高抗膠合性，要規定小齒輪的齒面硬度高于大齒輪的齒面硬度。對于直齒輪，小齒輪和大齒輪的平均硬度之差不得小于HB20~30，對于斜齒輪，這個差應更大。小齒輪工作齒面的硬度越高，則根據接觸疲勞強度準則而定的傳動承裁能力越大。如果小齒輪和大齒輪工作齒面的硬度都高于HB350（不低于HRC45），就無需保證小齒輪和大齒輪輪齒的硬度差。

 根據熱處理或化學熱處理方法和齒輪外廓尺寸選擇鋼號的推薦數據。可知對于同一種鋼號，根據不同的熱處理可獲得不同的機械性能。因此對于傳動的小齒輪和大齒電可采用同一種牌號的鋼。

 由不同牌號的鋼的淬透性是不同的（例如碳素結構鋼在截面很大時一般不能淬到很高的硬度)，因此在確定齒輪的鋼號時，不僅要知道其硬度，還要知道其尺寸。由此可見，減速電機設計時計算的最后一步是最終選擇鋼齒輪的材料。同時必須記住，對輪齒進行表面熱處理時，例如進行滲碳時，輪齒芯部的機械性能取決于以前進行的熱處理，即調質。表面經過高頻淬火而模數小于5mm的輪齒是例外。因此，當m≥5mm時，可用這種熱處理。