отличаютя ли по твердости материалы шестерни и колеса почему?

Твёрдость колеса обычно меньше, т. к. зубья у шестерни работают больше в силу меньшего их числа .

Шестерня тверже. Зубчатая передача должна пройти период обкатки, чтобы сопрягаемые места приработались друг к другу. Для облегчения процесса и делается разная твердость. При термообработке происходит изменение линейных размеров, надежнее и легче закалить меньшую по размерам шестерню. К тому же, принято делать шестерню-вал, а вал должен иметь поверхностную закалку посадочных мест под подшипники. В общем, так дешевле.