Однією з останніх видатних розробок у сфері термічної обробки стало застосування індукційного нагріву до локального поверхневого твердіння. Успіхи, зумовлені застосуванням високочастотного струму, були не менш ніж феноменальними. Почавши порівняно недовго тому як довго затребуваний метод зміцнення опорних поверхонь на колінчастих валах (кілька мільйонів з них використовуються і встановлюють рекорди постійної служби), сьогодні цей дуже вибірковий метод зміцнення поверхонь утворює загартовані ділянки на безлічі частини. Проте, незважаючи на сучасну широту застосування, індукційне зміцнення все ще знаходиться на початковій стадії. Його ймовірне використання для термічної обробки та зміцнення металів, нагрівання для кування чи пайки чи паяння подібних і різнорідних металів непередбачувано.
Індукційне зміцнення призводить до виробництва локально загартованих сталевих предметів із бажаним ступенем глибини та твердості, необхідною металургійною структурою серцевини, зони розмежування та загартованого корпусу, з практичним відсутністю викривлень та без утворення окалини. Це дозволяє проектувати обладнання, яке гарантує механізацію всієї операції для виконання вимог виробничої лінії. Цикли часу всього в кілька секунд підтримуються за допомогою автоматичного регулювання потужності та інтервалів нагріву та гасіння часток секунди, необхідних для створення факсимільних результатів точних спеціальних фіксацій. Обладнання для індукційного загартування дозволяє користувачеві поверхнево зміцнювати лише необхідну частину більшості будь-яких сталевих предметів і таким чином зберігати вихідну пластичність і міцність; зміцнювати вироби складної конструкції, які неможливо обробити іншим способом; усунути звичайну дорогу попередню обробку, таку як міднення та цементування, а також дорогі наступні операції випрямлення та очищення; знизити вартість матеріалів за рахунок широкого вибору сталей; і загартувати повністю оброблений виріб без необхідності будь-яких оздоблювальних операцій.
Випадковому спостерігачеві здається, що індукційне зміцнення можливе в результаті деякого перетворення енергії, що відбувається в індуктивній області міді. Мідь пропускає електричний струм високої частоти, і протягом декількох секунд поверхня шматка сталі, що знаходиться в цій зоні під напругою, нагрівається до критичного діапазону і гартується до оптимальної твердості. Для виробника обладнання для цього способу зміцнення це означає застосування явищ гістерезису, вихрових струмів і скін-ефекту для ефективного виробництва локального поверхневого зміцнення.
Нагрівання здійснюється за допомогою струмів високої частоти. Спеціально вибрані частоти від 2,000 10,000 до 100 000 циклів і більше XNUMX XNUMX циклів широко використовуються в даний час. Струм такої природи, протікаючи через індуктивність, створює високочастотне магнітне поле в області індуктора. Коли магнітний матеріал, такий як сталь, поміщається в це поле, відбувається розсіювання енергії в сталі, яка виробляє тепло. Молекули всередині сталі намагаються вирівняти полярність цього поля, і коли це змінюється тисячі разів на секунду, виникає величезна кількість внутрішнього молекулярного тертя в результаті природної тенденції сталі чинити опір змінам. Таким чином електрична енергія за допомогою середовища тертя перетворюється в теплоту.
Однак, оскільки іншою властивою властивістю струму високої частоти є концентрація на поверхні його провідника, нагріваються лише поверхневі шари. Ця тенденція, яка називається «ефектом шкіри», є функцією частоти, і, за інших рівних умов, вищі частоти ефективні на менших глибинах. Дія тертя, що виробляє тепло, називається гістерезисом і, очевидно, залежить від магнітних якостей сталі. Таким чином, коли температура перевищила критичну точку, при якій сталь стає немагнітною, будь-який гістерезисний нагрів припиняється.
Існує додаткове джерело тепла за рахунок вихрових струмів, які протікають в сталі в результаті швидко мінливого потоку в полі. Зі збільшенням опору сталі з підвищенням температури інтенсивність цієї дії зменшується, коли сталь нагрівається, і становить лише частку від її «холодної» початкової величини, коли досягається належна температура загартування.
Коли температура індуктивно нагрітого сталевого прутка досягає критичної точки, нагрівання через вихрові струми продовжується зі значно зменшеною швидкістю. Оскільки вся дія відбувається в поверхневих шарах, впливає лише ця частина. Первинні властивості серцевини зберігаються, поверхневе зміцнення досягається загартуванням, коли на ділянках поверхні досягається повний розчин карбіду. Постійне застосування сили призводить до збільшення глибини твердості, оскільки, коли кожен шар сталі доводиться до температури, щільність струму зміщується до шару, під яким є менший опір. Очевидно, що вибір правильної частоти, контроль потужності та часу нагріву зробить можливим виконання будь-яких бажаних характеристик поверхневого зміцнення.
Металургія о Індукційне нагрівання
Незвичайна поведінка сталі при індуктивному нагріванні та отримані результати заслуговують на обговорення металургії. Швидкість розчинення карбіду менше секунди, вища твердість, ніж у печі, а також вузловий тип мартенситу є предметами розгляду.
які класифікують металургію індукційного зміцнення як «різну». Крім того, через короткий цикл нагрівання не відбувається обезвуглецювання поверхні та зростання зерна.
Індукційний нагрів створює твердість, яка зберігається на 80% глибини, а потім поступово зменшується через перехідну зону до початкової твердості сталі, яка виявляється в серцевині, яка не зазнала впливу. Таким чином, з’єднання є ідеальним, виключаючи будь-яку ймовірність відколу або перевірки.
Повне розчинення карбіду та однорідність, що підтверджується максимальною твердістю, може бути досягнуто за допомогою загального часу нагрівання 0.6 секунди. З цього часу лише на 0.2-0.3 секунди фактично вище нижнього критичного значення. Цікаво відзначити, що обладнання для індукційного загартування функціонує повсякденно на виробничій основі з повним розчином карбіду, що виникає в результаті циклу нагрівання та загартування, загальний час якого становить менше 0.2 секунди.
Тонкий вузлуватий і більш однорідний мартенсит, який є результатом індукційного зміцнення, легше проявляється у вуглецевих сталей, ніж у легованих, через вузлуватість більшості легованих мартенситів. Ця тонка структура повинна мати для свого походження аустеніт, який є результатом більш ретельної дифузії карбіду, ніж одержується при термічному нагріванні. Практично миттєвий розвиток критичних температур у всій мікроструктурі альфа-заліза та карбіду заліза особливо сприяє швидкому розчиненню карбіду та розподілу складових, який має як неминучий продукт повністю однорідний аустентит. Крім того, перетворення цієї структури в мартенсит призведе до отримання мартенситу, який має подібні характеристики та відповідну стійкість до зношування або проникнення інструментів. 
високошвидкісний нагрів за допомогою індукції