歯車の熱処理には焼入れ・焼戻し（調質）と表面効果の二種類があるが、表面硬化歯車の方が性能的に優れている

耐磨耗用：浸炭焼入歯車
耐疲労用：高周波焼入れ

浸炭、高周波いずれも硬化輪郭（プロフィル）と硬化層深さが大切
特に強力歯車にあっては歯底にも焼を入れる様にする 

硬化層深さはモジュール(M)の0.15〜0.25倍
通常は0.2×M

 ピッチ円における歯面の硬化層深さはヘルツ応力マキシマムの点よりも深くすることが必要

1.5〜3.0％Cの過剰浸炭が望ましい

焼入れ硬化するには浸炭肌焼きでも高周波焼入れでもよい 

表面硬さはHRC60以上が望ましい

浸炭肌焼き：SCMやSMnCなどの肌焼鋼
高周波焼入れ：S-C材

焼ひずみ防止の見地からホットクエンチ（熱油焼入れ,油温150〜180℃）するか、浸炭後高周波焼入れをするなどのテクニックが必要

浸炭肌焼入れあるいは高周波焼入れ後は150〜180℃に焼戻しすることが必要

必要に応じてはサブゼロ処理を行うこともある

歯底にショットピーニングを施せば、歯の疲労寿命を増大させることができて大変効果的