Jednym z ostatnich wybitnych osiągnięć w dziedzinie obróbki cieplnej było zastosowanie nagrzewania indukcyjnego do miejscowego utwardzenia powierzchni. Postępy wynikające z zastosowania prądu o wysokiej częstotliwości są wręcz fenomenalne. Rozpoczęła się stosunkowo niedawno jako od dawna poszukiwana metoda utwardzania powierzchni łożysk na wałach korbowych (kilka milionów z nich jest w użyciu, ustanawiając rekordy serwisowe), dziś odkrywa tę bardzo selektywną metodę utwardzania powierzchniowego, tworzącą utwardzone obszary na wielu Części. Jednak pomimo obecnego szerokiego zakresu zastosowań, hartowanie indukcyjne jest wciąż w stadium początkowym. Jego prawdopodobne wykorzystanie do obróbki cieplnej i hartowania metali, nagrzewania do kucia lub lutowania lub lutowania podobnych i niepodobnych metali jest nieprzewidywalne.
Hartowanie indukcyjne skutkuje wytwarzaniem lokalnie hartowanych przedmiotów stalowych o pożądanym stopniu głębokości i twardości, zasadniczej strukturze metalurgicznej rdzenia, strefie demarkacyjnej i hartowanej obudowie, z praktycznym brakiem odkształceń i powstawania zgorzeliny. Pozwala na projektowanie urządzeń gwarantujące mechanizację całej operacji w celu spełnienia wymagań linii produkcyjnej. Kilkusekundowe cykle czasowe utrzymywane są dzięki automatycznej regulacji mocy oraz interwałom nagrzewania i hartowania ułamków sekundy, niezbędnym do tworzenia faksymile wyników wymagających specjalnych fiksacji. Sprzęt do hartowania indukcyjnego pozwala użytkownikowi na utwardzenie powierzchni tylko wymaganej części większości stalowych przedmiotów, a tym samym zachowanie pierwotnej plastyczności i wytrzymałości; do utwardzania artykułów o skomplikowanych wzorach, które nie mogą być traktowane w żaden inny sposób; aby wyeliminować zwykłą kosztowną obróbkę wstępną, taką jak powlekanie miedzią i nawęglanie, oraz kosztowne późniejsze operacje prostowania i czyszczenia; obniżyć koszty materiałów dzięki szerokiej gamie stali do wyboru; oraz do hartowania w pełni obrobionego przedmiotu bez konieczności jakichkolwiek operacji wykończeniowych.
Zwykłemu obserwatorowi mogłoby się wydawać, że utwardzanie indukcyjne jest możliwe w wyniku pewnej transformacji energii zachodzącej w obszarze indukcyjnym miedzi. Miedź przenosi prąd elektryczny o wysokiej częstotliwości iw ciągu kilku sekund powierzchnia kawałka stali umieszczonego w tym obszarze pod napięciem jest podgrzewana do krytycznego zakresu i hartowana do optymalnej twardości. Dla producenta urządzeń do tej metody hartowania oznacza to zastosowanie zjawisk histerezy, prądów wirowych i efektu naskórkowości do efektywnego wytwarzania miejscowego utwardzenia powierzchniowego.
Ogrzewanie odbywa się za pomocą prądów o wysokiej częstotliwości. Specjalnie wybrane częstotliwości od 2,000 do 10,000 100 cykli i powyżej 000 XNUMX cykli są obecnie szeroko stosowane. Prąd tego rodzaju przepływający przez cewkę indukcyjną wytwarza pole magnetyczne o wysokiej częstotliwości w obszarze cewki indukcyjnej. Kiedy materiał magnetyczny, taki jak stal, zostanie umieszczony w tym polu, następuje rozproszenie energii w stali, która wytwarza ciepło. Cząsteczki w stali próbują dopasować się do biegunowości tego pola, a przy tej zmianie tysiące razy na sekundę powstaje ogromna ilość wewnętrznego tarcia molekularnego w wyniku naturalnej tendencji stali do opierania się zmianom. W ten sposób energia elektryczna jest zamieniana poprzez tarcie na ciepło.
Ponieważ jednak inną nieodłączną cechą prądu o wysokiej częstotliwości jest koncentracja na powierzchni jego przewodnika, nagrzewają się tylko warstwy powierzchniowe. Ta tendencja, zwana „efektem naskórkowości”, jest funkcją częstotliwości, a inne rzeczy są takie same, wyższe częstotliwości są skuteczne na płytszych głębokościach. Działanie tarcia wytwarzające ciepło nazywa się histerezą i jest oczywiście zależne od właściwości magnetycznych stali. Tak więc, gdy temperatura przekroczy punkt krytyczny, w którym stal staje się niemagnetyczna, wszelkie ogrzewanie histeretyczne ustaje.
Dodatkowym źródłem ciepła są prądy wirowe, które płyną w stali w wyniku szybko zmieniającego się strumienia w polu. Wraz ze wzrostem wytrzymałości stali wraz ze wzrostem temperatury, intensywność tego działania zmniejsza się w miarę nagrzewania stali i stanowi tylko ułamek jej pierwotnej wartości „na zimno” przy osiągnięciu odpowiedniej temperatury hartowania.
Gdy temperatura nagrzewanego indukcyjnie pręta stalowego osiąga punkt krytyczny, nagrzewanie spowodowane prądami wirowymi jest kontynuowane ze znacznie zmniejszoną szybkością. Ponieważ cała akcja zachodzi w warstwach powierzchniowych, dotyczy to tylko tej części. Pierwotne właściwości rdzenia są zachowane, a utwardzenie powierzchni jest osiągane przez hartowanie po całkowitym rozpuszczeniu węglika w obszarach powierzchni. Ciągłe przyłożenie mocy powoduje wzrost głębokości twardości, ponieważ każda warstwa stali zostaje podgrzana, a gęstość prądu przesuwa się do warstwy, pod którą stawia się mniejszy opór. Oczywistym jest, że dobór odpowiedniej częstotliwości oraz sterowanie mocą i czasem nagrzewania umożliwi spełnienie dowolnych wymagań dotyczących utwardzenia powierzchniowego.
Metalurgia Ogrzewanie indukcyjne
Niezwykłe zachowanie stali po nagrzaniu indukcyjnym i uzyskane wyniki zasługują na omówienie zaangażowanej metalurgii. Należy wziąć pod uwagę szybkości rozpuszczania węglika poniżej sekundy, wyższą twardość niż w przypadku obróbki piecowej oraz kulkowy typ martenzytu
które klasyfikują metalurgię hartowania indukcyjnego jako „inną”. Ponadto odwęglenie powierzchni i wzrost ziarna nie występują z powodu krótkiego cyklu ogrzewania.
Ogrzewanie indukcyjne wytwarza twardość, która jest utrzymywana przez 80% jej głębokości, a od tego momentu następuje stopniowy spadek przez strefę przejściową do pierwotnej twardości stali występującej w rdzeniu, która nie została naruszona. Wiązanie jest zatem idealne, eliminując wszelkie możliwości odpryskiwania lub sprawdzania.
Całkowity roztwór węglika i jednorodność, o czym świadczy maksymalna twardość, można osiągnąć przy całkowitym czasie ogrzewania 0.6 sekundy. W tym czasie tylko 0.2 do 0.3 sekundy jest powyżej dolnego krytycznego. Warto zauważyć, że sprzęt do hartowania indukcyjnego jest w codziennej eksploatacji na bazie produkcyjnej z pełnym roztworem węglika, wynikającym z cyklu nagrzewania i hartowania, którego łączny czas wynosi mniej niż 0.2 sekundy.
Drobny sferoidalny i bardziej jednorodny martenzyt, który powstaje w wyniku hartowania indukcyjnego, jest łatwiej widoczny w przypadku stali węglowych niż w przypadku stali stopowej ze względu na kulisty wygląd większości martenzytów stopowych. Ta drobna struktura musi pochodzić z austenitu, który jest wynikiem dokładniejszej dyfuzji węglika niż w przypadku ogrzewania termicznego. Praktycznie natychmiastowy rozwój temperatur krytycznych w całej mikrostrukturze żelaza alfa i węglika żelaza sprzyja szczególnie szybkiemu rozpuszczaniu węglika i rozmieszczeniu składników, których nieuniknionym produktem jest całkowicie jednorodny austentyt. Ponadto przekształcenie tej struktury w martenzyt wytworzy martenzyt, który ma podobne właściwości i odpowiednią odporność na zużycie lub penetrację instrumentów. 
szybkie ogrzewanie przez indukcję