选择实际碳含量的实践经验表明，大多数精密钢管无缝钢管表面的碳含量应不低于0·70%，最好是在0·85%~1.00%的范围内。曲面碳含量取决于啮合时齿间滑动摩擦的程度。

为了避免精密钢管无缝钢管表面刮伤，滑动摩擦越大，要求的碳含量应越高(有证据表明，渗碳层残存15%~25%，可提高滑动耐磨性)。要使表层至心的金相组织平缓过渡，碳含量也应平滑。建议浓度梯度的斜率为每0·25mm(0·0·0in)，其含碳量降低0·10%，尤其是在较大载荷精密钢管无缝钢管深层渗碳(渗碳1·3mm以上，或0·050in)。

对于模数较小的精密钢管无缝钢管，这种浓度梯度不容易实现，但还需要考虑。(5)微观结构齿轮经热处理淬火后，小口径钢管精密钢管渗碳层应无连续网状碳化物。对于不含镍的合金钢，845℃(1550度)二次加热至845度，要求渗碳碳势不大于0·90%。但直接淬火几乎不产生网状碳化物。

精密钢管无缝钢管组织与淬火工艺有关，齿轮可采用二次加热淬火，直接从渗碳温度淬火或渗碳冷却，如845℃(1550度)淬火(精密钢管冷拔淬火的主要目的是控制残余奥氏体的数量)。轮齿的承载能力和弯曲疲劳强度限制了精密钢管无缝钢管两种淬火方法的使用。直接淬火通常有两个优点：低合金钢可使表面获得无贝氏体的组织；二是热处理变形小。

这种方法的缺点是较容易产生微裂纹，尤其是钢中含有相当比例的碳化物形成元素，或者存在大量残留奥氏体和马氏体组织。接近精密钢管无缝钢管表面出现微裂纹时，齿轮抗疲劳性能大大下降。

裂纹的产生可以通过限制渗碳层的碳含量和淬透性来控制。在一般无镍的情况下，加入合金元素锰、铬、钼提高淬透性的精密钢管无缝钢管极易产生微裂纹。对齿轮进行直接淬火，渗碳层残余奥氏体组织一般为15%~30%。

如果最后的硬度不低于57HRC，残余奥氏体一般不会对齿轮性能造成不良影响。实际上，有些厂家认为有必要部分残留奥氏体。

结果表明，齿轮齿部含有25%以上的残存奥氏体，喷丸处理后，冷拔精密光亮无缝钢管表面具有最大的长周期弯曲疲劳强度。对于渗碳精密钢管无缝钢管二次加热淬火，为了获得理想的显微组织，可以选用合金含量较高的钢或选用强度较大的淬火介质。

因为冷拔加内模精密钢管直接淬火通常是有夹具限制的，所以在某些情况下二次加热淬火的成本可能等于或低于直接淬火。尽管精密钢管无缝钢管直接淬火有可能产生微裂纹，但二次加热有时会导致网状碳化物或脱碳。