Al calentarlo al rojo (tiene que sobrepasar una cierta temperatura critica llamada de austenizacion) lo que haces es cambiar la estructura interna del acero. Al anfriarlo rapidamente (templar) lo que haces es formar un compuesto llamado martensita, de lo mas duro que hay, pero que rompe de un golpe. Es decir, que aguanta un monton a traccion sin apenas deformarse, pero si le das un golpe seco, lo partes (yo lo hice con varillas de un centimetro de diametro y un martillazo medio).
Lo que se hace entonces es volver a calentarlo por debajo de la temperarura critica un cierto tiempo y volver a enfriarlo para que parte de esa martensita pase a otro estado cuyo nombre no recuerdo. A esta operacion se le llama revenido.
El asunto es que a mas carbono en el acero, mas dureza de la pieza y mas fragilidad. Otra cosa a tener en cuenta es la velocidad de enfriamiento. Con agua es mas rapido que con aceite pues uno hierve a 100ºC y el otro a 300ºC. A mayor velocidad de enfriamiento, mayor dureza se consigue y mayor fragilidad. Por eso es mejor que si lo haces sea en aceite. La ultima cosa a tener en cuenta es que la martensita tiene una estructura distinta a la estructura normal del acero sin tratar y por ello pueden producirse grietas internas en el eje a la hora de templarlo. Vamos, que tienes que tener buenos conocimientos matalurgicos para poder templar en casa y con alguna garantía.
Una ultima cosa: si templas y no haces el revenido, tendras una dureza extrema, pero cualquier desajuste en la rectitud del eje, unido a que le acoplas un engranaje, le produciria una carga variable y lo mas seguro es que la pieza parta por fatiga...
Siento la parrafada, pero espero que asi haya quedado mas o menos claro.