（1）齒輪材料品質較低，鑄鍛件缺陷較多，一些特殊要求的材料如直升機高溫高硬度齒輪鋼、高寒氣候軍用車輛低溫抗沖擊性能齒輪鋼、低應力感應淬火齒輪鋼等缺乏。

　　（2）齒輪滲碳淬火變形大，磨齒時可能出現磨削裂紋、燒傷和磨削臺階，且滲碳周期較長、能耗高，易產生內氧化，影響齒根彎曲疲勞強度；滲氮層薄，不適合較大模數的齒輪，若增加層深，時間太長，而且相成分控制困難；感應淬火齒輪易出現齒根淬火開裂，硬化層與心部的過渡層薄弱，往往引起早期疲勞剝落，嚴重影響齒輪承載能力和可靠性。

　　（1）提高齒輪鋼材和鑄鍛件的冶金質量，降低鋼中含氣量和非金屬夾雜物，含氣量分別達到[O]≤10^－5（10ppm）、[H]≤2×10^－6（2ppm）、[N]≤5×10^－5（50ppm）；控制齒輪鋼的淬透性帶寬，上下限波動小于3HRC。

　　（2）開發高溫高性能鋼、低溫耐沖擊鋼、高壓氣淬微變形鋼、快速滲氮鋼及沉淀硬化鋼等各類特殊性能齒輪鋼。

　　（3）攻克滲碳和滲氮催滲技術，提高生產效率；攻克深層滲氮技術，提高滲氮齒輪承載能力，擴大應用范圍。

　　（4）研究齒輪感應淬火工藝應力形成機制和規律，優化淬火工藝，控制殘余應力，克服淬火開裂；研究多頻感應加熱淬火及感應壓床淬火新工藝。

　　（5）研究復合熱處理齒面強化技術以及高能密度硬化及噴丸強化等技術，提高齒輪的承載能力和可靠性。

　　（6）研究齒輪精密形變熱處理技術，提高齒輪強度和生產效率。

　　（1）高承載能力、高可靠性  現代機械設備的技術參數不斷提高，對齒輪的性能提出了更高的要求，如風電齒輪、高速列車傳動齒輪、核電及大型石化裝備的齒輪等，因此，對材料熱處理的冶金因素、殘余應力與性能之間的關系必須更深入地研究，并運用有限元及斷裂力學來計算、分析裂紋的形成與擴展，預測使用壽命，提高其可靠性。

　　（2）齒輪大型化、精密化  現代機械設備越來越大型化，如大型石化裝備、水泥、鋼鐵冶金、礦山開采、電力、運輸等，其傳遞功率增大，相應齒輪也就越來越大，而且加工精度要求還很高。現在滲碳淬火齒輪直徑從1m→2m→3m，最大直徑已到5m，單件齒輪重已達40t以上，這使得滲碳工藝和熱處理質量的控制成為了很大的難題。

　　（3）大批量生產、高質量要求  我國汽車、工程機械及摩托車各類車輛齒輪的生產量以億件計，這類齒輪的生產既要求高質量，又要求高速度，因此，熱處理工藝的均勻性、穩定性就成為難點。

　　（4）更高的鋼材冶金質量和鍛件質量要求  普遍采用真空脫氣、鋼包精煉方法，提高鋼材純凈度，降低含氧量和非金屬夾雜物，控制淬透性帶；同時，采用合理的鍛造工藝和鍛后熱處理，保證足夠的鍛造比，從而提高鋼的力學性能和工藝性能，以滿足齒輪高強度和高可靠度的要求。

　　（5）減小熱處理變形  隨著機械設備的大型、高速、高精度化，對齒輪傳動也提出了更高的要求，最初的整體硬化（調質）從承載能力到經濟性都不能滿足工業發展的需要，現在已普遍采用硬齒面熱處理工藝，其中又以滲碳淬火為主。困擾多年的滲碳碳勢控制已經解決，而留下一個最大的難題就是熱處理變形，其不僅影響齒輪的精度，還影響齒輪的強度。然而，由于齒輪的熱處理變形的影響因素很多，其技術難度相當大，因此需要付出很大的努力。

　　（6）熱處理工藝計算機模擬  隨著現代計算機技術的發展，從齒輪強度和熱處理工藝綜合的角度開展CAD、CAE工程應用的研究；在熱處理工藝方面對加熱、冷卻過程的溫度、熱傳遞、組織轉變、應力等進行模擬，從而提高熱處理工藝水平和齒輪的承載能力。

　　（7）熱處理工藝節能、環保  工業生產的節能、環保是對齒輪熱處理生產的重要考驗。在硬齒面齒輪熱處理工藝中，滲碳淬火具有最佳綜合力學性能，但也是耗能最大、污染最嚴重的工藝，而滲氮、表面感應淬火則是節能、低污染的工藝，但兩者的承載能力都受到限制，國內外一直進行著擴大在齒輪中應用的研究，有潛力但尚需更多的努力。