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1. 现状
（1）齿轮材料品质较低，铸锻件缺陷较多，一些特殊要求的材料如直升机高温高硬度齿轮钢、高寒气候军用车辆低温抗冲击性能齿轮钢、低应力感应淬火齿轮钢等缺乏。
（2）齿轮渗碳淬火变形大，磨齿时可能出现磨削裂纹、烧伤和磨削台阶，且渗碳周期较长、能耗高，易产生内氧化，影响齿根弯曲疲劳强度；渗氮层薄，不适合较大模数的齿轮，若增加层深，时间太长，而且相成分控制困难；感应淬火齿轮易出现齿根淬火开裂，硬化层与心部的过渡层薄弱，往往引起早期疲劳剥落，严重影响齿轮承载能力和可靠性。
2. 目标
（1）提高齿轮钢材和铸锻件的冶金质量，降低钢中含气量和非金属夹杂物，含气量分别达到[O]≤10－5（10ppm）、[H]≤2×10－6（2ppm）、[N]≤5×10－5（50ppm）；控制齿轮钢的淬透性带宽，上下限波动小于3HRC。
（2）开发高温高性能钢、低温耐冲击钢、高压气淬微变形钢、快速渗氮钢及沉淀硬化钢等各类特殊性能齿轮钢。
（3）攻克渗碳和渗氮催渗技术，提高生产效率；攻克深层渗氮技术，提高渗氮齿轮承载能力，扩大应用范围。
（4）研究齿轮感应淬火工艺应力形成机制和规律，优化淬火工艺，控制残余应力，克服淬火开裂；研究多频感应加热淬火及感应压床淬火新工艺。
（5）研究复合热处理齿面强化技术以及高能密度硬化及喷丸强化等技术，提高齿轮的承载能力和可靠性。
（6）研究齿轮精密形变热处理技术，提高齿轮强度和生产效率。
3. 齿轮制造中的材料热处理技术发展趋势
（1）高承载能力、高可靠性 现代机械设备的技术参数不断提高，对齿轮的性能提出了更高的要求，如风电齿轮、高速列车传动齿轮、核电及大型石化装备的齿轮等，因此，对材料热处理的冶金因素、残余应力与性能之间的关系必须更深入地研究，并运用有限元及断裂力学来计算、分析裂纹的形成与扩展，预测使用寿命，提高其可靠性。
（2）齿轮大型化、精密化 现代机械设备越来越大型化，如大型石化装备、水泥、钢铁冶金、矿山开采、电力、运输等，其传递功率增大，相应齿轮也就越来越大，而且加工精度要求还很高。现在渗碳淬火齿轮直径从1m→2m→3m，较大直径已到5m，单件齿轮重已达40t以上，这使得渗碳工艺和热处理质量的控制成为了很大的难题。
（3）大批量生产、高质量要求 我国汽车、工程机械及摩托车各类车辆齿轮的生产量以亿件计，这类齿轮的生产既要求高质量，又要求高速度，因此，热处理工艺的均匀性、稳定性就成为难点。
（4）更高的钢材冶金质量和锻件质量要求 普遍采用真空脱气、钢包精炼方法，提高钢材纯净度，降低含氧量和非金属夹杂物，控制淬透性带；同时，采用合理的锻造工艺和锻后热处理，保证足够的锻造比，从而提高钢的力学性能和工艺性能，以满足齿轮高强度和高可靠度的要求。
（5）减小热处理变形 随着机械设备的大型、高速、高精度化，对齿轮传动也提出了更高的要求，初的整体硬化（调质）从承载能力到经济性都不能满足工业发展的需要，现在已普遍采用硬齿面热处理工艺，其中又以渗碳淬火为主。困扰多年的渗碳碳势控制已经解决，而留下一个较大的难题就是热处理变形，其不仅影响齿轮的精度，还影响齿轮的强度。然而，由于齿轮的热处理变形的影响因素很多，其技术难度相当大，因此需要付出很大的努力。
（6）热处理工艺计算机模拟 随着现代计算机技术的发展，从齿轮强度和热处理工艺综合的角度开展CAD、CAE工程应用的研究；在热处理工艺方面对加热、冷却过程的温度、热传递、组织转变、应力等进行模拟，从而提高热处理工艺水平和齿轮的承载能力。
（7）热处理工艺节能、环保 工业生产的节能、环保是对齿轮热处理生产的重要考验。在硬齿面齿轮热处理工艺中，渗碳淬火具有较佳综合力学性能，但也是耗能大、污染严重的工艺，而渗氮、表面感应淬火则是节能、低污染的工艺，但两者的承载能力都受到限制，国内外一直进行着扩大在齿轮中应用的研究，有潜力但尚需更多的努力。
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