眾所周知，齒輪的淬硬層深“過淺”，對接觸和彎曲承載能力都不利。但淬硬層也不是越深越好，最佳或適當的硬化層深度，可使齒面和齒根都具有較高的強度（承載能力）。另外，不同的熱處理方法，其“最佳”值也不是一樣的。
二十世紀七、八十年代，隨著齒輪強度計算方法ISO標準的公布，以及國內GB/3480“圓柱齒輪承載能力計算方法”標準的實施，特別是工業硬齒面齒輪的廣泛採用，國內外齒輪工作者（專家、學者），就熱處理硬化層深問題，進行了大量的試驗研究和理論分析。其實質都是基於接觸（彎曲）疲勞強度，其核心問題是：疲勞裂紋發生（萌生）在何處？破壞后的形狀是點蝕（pitting貝殼狀），還是片蝕（剝落spalling）？研究表明，一般軟齒面大多是點蝕，而硬齒面大齒輪大多是剝落（片蝕）。疲勞裂紋的萌生，有可能在表面，也有可能在表層。
至今，有關硬齒面齒輪接觸疲勞強度（剝落）計算的理論和方法，主要有：最大剪切應力τmax（τ45°）；正交剪切應力（τyz）；當量剪切應力（τeffa）；深部接觸應力；最大剪切應力/剪切強度的峰值；正交剪切應力/強度（硬度）（τyz/HV）max；當量剪切應力/強度的峰值等，通過理論計算可以確定接觸疲勞強度（安全係數）；或者確定最佳淬硬層深度。這些理論和方法一直都有爭議，因此至今也沒有一個權威的理論和方法被大家所能完全接受。
所謂“最佳硬化層深”，其說法也是較含糊的，而且眾說不一，以滲碳淬火齒輪為例，
德國DIN3990，硬化（滲碳）層深度，給出一個經驗公式：（推薦）Eht= 0.15mn（mn——法面模數）(1)。該經驗公式，有一個突出的問題，就是未考慮實際載荷的情況。所以，對於輕載齒輪，允許比經驗公式稍淺的硬化層深度。Thomas Tobie近年來提出在用ISO/DIN進行標準化承載能力計算時，考慮硬化層深度對承載能力的影響，引入了影響係數ZEht（接觸承載能力影響係數）；УEht（彎曲承載能力影響係數）。其目的是對於某一結構的齒輪，確定要求的硬化層深度，或者計算已給定硬化層的齒輪承載能力（安全係數）。
美國AGMA（基於最大剪切應力），最小硬化層深度（最佳層深）：
Ehtmin= [ (σH·d1·sinαt ) / ( UH·cosβb) ] · [ Z2 /（Z1+Z2）]= 2·ρc·σH / UH = 2.2·δTH
式中：σH —— 接觸應力；
d1 —— 小齒輪節圓直徑；
αt —— 端面壓力角；
βb —— 基圓螺旋角；
ρc —— 相對曲率半徑；
δTH —— 最大剪切應力的深度；
UH —— 硬化工藝係數（對於MQ，ME級滲碳淬火工藝，UH＝66000N/mm2）
Ehtmin與齒輪的幾何參數、齒面上的實際載荷、硬化工藝、以及最大剪切應力的深度等有關。
例如：某一對工作齒輪，已知模數mn＝20mm，Z1＝20，Z2＝105，螺旋角β＝10°，以及傳遞的載荷等。按德國DIN：Ehtmin ＝0.15mn＝3.0mm；
而按AGMA：Ehtmin＝1.47~2.14mm，（1.0~1.47mm——按2.2 δTH）。就硬化層深度而言，兩者相差較大。
日本的藤田公明，基於A(τyz / HV）max，提出“最佳硬化層深度”是：
當滿足 A（τyz / HV）Ⅱ ＜ 0.6A（τyz / HV）Ⅰ 時的最淺硬化層深度即為最佳硬化層深度。式中（A（τyz / HV）Ⅱ——硬化層過渡區內極大值；A（τyz / HV）Ⅰ——硬化層內的極大值）。(2)
所以，對於“最佳硬化層深度”，眾說不一，其結果也出入較大，國內某研究所曾針對不同硬化層（滲碳層）深度齒輪的接觸疲勞強度進行了試驗研究，其結果如下：（材料：20CrMnTi）(3)
| 滲碳層深度(mm) | 接觸疲勞極限σHlim+ |
| 0.5 | 1480 (N/mm2) |
| 1.0 | 1540 (N/mm2) |
| 1.5 | 1345 (N/mm2) |
結果表明，當滲碳層為1.0mm時，接觸疲勞極限最高；0.5mm滲碳層疲勞極限值與1.0mm的疲勞極限值相差不多，較接近；當滲碳層深度為1.5mm，接觸疲勞極限值有較大的下降。這說明，滲碳層（硬化層深）不是愈深愈好。綜合考慮，滲碳層深為0.5mm即是“適當層深”。
溫特爾教授（H·Winter）二十世紀八十年代初，來華講學時，針對齒輪表面接觸疲勞強度，有關滲碳淬火齒輪，特別指出，其滲碳（硬化）層深，不一定要追求最佳層深。從帶來的資料看（見圖）
當層深達到0.2mm時，抗點蝕能力增大；大於0.5mm時，就不再增大（增大的很慢）。最佳抗點蝕能力是滲碳層深度為0.8～0.9mm（即最佳層深）。
若滲層深度為0.4mm，則齒輪表面的耐久限（即疲勞極限），從1500N/mm2,下降為1400N/mm2,(下降了6.7%)；而層深從0.8～0.9mm(最佳層深)，下降為0.4mm（下降了50%～55.6%）。採用0.4mm層深，疲勞極限下降並不大，但熱處理時間、變形，均可以大大縮短和減少，磨齒費用也可以大減少，其經濟性特別顯著。所以，硬化（滲碳）層深的選擇，應綜合考慮，不必追求所謂“最佳層深”，應追求的是“適當”的硬化層深。這裡0.4mm就是“適當”的層深。筆者認為，何謂適當的硬化層深，既滿足了強度的基本要求（具有所必須的疲勞極限），又具有良好的經濟性，這樣的硬化層深，就是“適當”的硬化層深。
在新的ISO（GB/T3480）“齒輪承載能力計算方法”標準所提供的齒輪疲勞極限應力 （σHlim+,σFlim）圖表中，有關滲碳淬火齒輪，圖表中特別指明“保證（保持）適當的有效層深”。這些齒輪承載能力計算用的疲勞極限應力圖，首次被齒輪熱處理標準收錄採用（GB/T8539-2000，“齒輪材料及熱處理質量檢驗的一般規定”）。值得注意的是，對硬化（滲碳）層深有了一個“定性的要求”，（以前的標準中，並沒有這樣明確），但是提的是“適當的有效層深”，而不是“最佳有效層深”。何謂“適當”？具體的“值”是多少？並沒有明確的規定。這給出齒輪設計硬化層深度，留下一個可根據實際情況，綜合全面考慮問題的寬鬆空間。筆者認為，何謂“適當”，應綜合考慮。只要能保證齒輪的疲勞強度（承載能力）基本要求，更應著重考慮具有較顯著的經濟性，根據不同的熱處理方法，和熱處理質量（包括材質），選定一個較為“合適”的有效硬化層深度。不必刻意追求“最佳”層深，甚至盲目的追求更深的硬化層深度。
引用文獻資料：
（1）《滲碳齒輪的滲碳層深度與承載能力》 德國Thomas·Tobie 《齒輪資料》2001.1第153期。
（2）《表面硬化齒輪齒面強度計算研究的進展》東北工學院鄂中凱、何德芳等 “全國第2屆齒輪強度與試驗技術學術會”論文集。
（3）《滲碳淬火齒輪接觸疲勞強度試驗研究》 機械部洛陽礦山機械研究所宋保紅、王捷等 1986.10 “全國第2屆齒輪強度與試驗技術學術會”論文選集。
（4）《訪華講學集》德國慕尼黑工業大學溫特爾教授 1983年 中國機械工程學會傳動學會
註：
H·Winter是德國慕尼黑工業大學教授，是齒輪強度計算標準ISO/TC60/WG6工作組長，是國際著名的齒輪技術專家。
