Uno dei recenti sviluppi eccezionali nel campo del trattamento termico è stata l'applicazione di riscaldamento a induzione ad indurimento superficiale localizzato. I progressi resi contingenti all'applicazione della corrente ad alta frequenza sono stati a dir poco fenomenali. Iniziato relativamente poco tempo fa come metodo a lungo ricercato per indurire le superfici dei cuscinetti sugli alberi a gomiti (diversi milioni di questi sono in uso stabilendo record di tutti i tempi di servizio), oggi questo metodo di indurimento superficiale molto selettivo produce aree indurite su una molteplicità di parti. Eppure, nonostante la sua attuale ampiezza di applicazione, l'indurimento a induzione è ancora nella sua fase iniziale. Il suo probabile utilizzo per il trattamento termico e l'indurimento dei metalli, il riscaldamento per la forgiatura o la brasatura, o la saldatura di metalli simili e dissimili, è imprevedibile.
Tempra ad induzione si traduce nella produzione di oggetti in acciaio temprato localmente con il grado desiderato di profondità e durezza, struttura metallurgica essenziale del nucleo, zona di demarcazione e cassa temprata, con una pratica mancanza di distorsione e nessuna formazione di squame. Consente la progettazione di apparecchiature che garantisce la meccanizzazione dell'intera operazione per soddisfare i requisiti della linea di produzione. Cicli temporali di pochi secondi sono mantenuti dalla regolazione automatica della potenza e dagli intervalli di riscaldamento e spegnimento di frazioni di secondo indispensabili alla creazione di risultati in facsimile di fissazioni speciali esatte. L'attrezzatura per la tempra a induzione consente all'utente di indurire in superficie solo la parte richiesta della maggior parte degli oggetti in acciaio e quindi mantenere la duttilità e la resistenza originali; indurire articoli dal design intricato che non possono essere trattati in modo fattibile in altro modo; eliminare i consueti costosi pretrattamenti come la ramatura e la cementazione e le costose successive operazioni di raddrizzatura e pulitura; ridurre i costi dei materiali disponendo di un'ampia selezione di acciai tra cui scegliere; e per temprare un pezzo completamente lavorato senza la necessità di alcuna operazione di finitura.
All'osservatore casuale sembrerebbe che l'indurimento per induzione sia possibile come risultato di alcune trasformazioni di energia che si verificano all'interno di una regione induttiva del rame. Il rame trasporta una corrente elettrica ad alta frequenza e, entro un intervallo di pochi secondi, la superficie di un pezzo di acciaio posto all'interno di questa regione energizzata viene riscaldata al suo intervallo critico e temprata alla durezza ottimale. Per il produttore di apparecchiature per questo metodo di indurimento si intende l'applicazione dei fenomeni di isteresi, correnti parassite ed effetto pelle alla produzione efficace di indurimento superficiale localizzato.
Il riscaldamento è ottenuto mediante l'uso di correnti ad alta frequenza. Frequenze specificatamente scelte da 2,000 a 10,000 cicli e fino a 100 cicli sono attualmente ampiamente utilizzate. Una corrente di questa natura nel fluire attraverso un induttore produce un campo magnetico ad alta frequenza all'interno della regione dell'induttore. Quando un materiale magnetico come l'acciaio viene posizionato all'interno di questo campo, c'è una dissipazione di energia nell'acciaio che produce calore. Le molecole all'interno dell'acciaio tentano di allinearsi con la polarità di questo campo, e con questo cambiamento migliaia di volte al secondo, si sviluppa un'enorme quantità di attrito molecolare interno come risultato della naturale tendenza dell'acciaio a resistere ai cambiamenti. In questo modo l'energia elettrica si trasforma, per mezzo dell'attrito, in calore.
Tuttavia, poiché un'altra caratteristica intrinseca della corrente ad alta frequenza è quella di concentrarsi sulla superficie del suo conduttore, solo gli strati superficiali si riscaldano. Questa tendenza, chiamata “effetto pelle”, è funzione della frequenza e, a parità di altre condizioni, le frequenze più alte sono efficaci a profondità minori. L'azione di attrito che produce il calore è chiamata isteresi ed è ovviamente dipendente dalle qualità magnetiche dell'acciaio. Pertanto, quando la temperatura ha superato il punto critico in cui l'acciaio diventa amagnetico, tutto il riscaldamento isteretico cessa.
C'è un'ulteriore fonte di calore dovuta alle correnti parassite che fluiscono nell'acciaio a causa del flusso in rapido cambiamento nel campo. Con l'aumento della resistenza dell'acciaio con la temperatura, l'intensità di questa azione diminuisce man mano che l'acciaio si riscalda, ed è solo una frazione del suo valore originale "freddo" quando viene raggiunta la corretta temperatura di tempra.
Quando la temperatura di una barra d'acciaio riscaldata induttivamente arriva al punto critico, il riscaldamento dovuto alle correnti parassite continua a una velocità notevolmente ridotta. Poiché l'intera azione si svolge negli strati superficiali, solo quella porzione è interessata. Le proprietà originali del nucleo vengono mantenute, l'indurimento superficiale viene ottenuto mediante tempra quando è stata raggiunta una soluzione completa di carburo nelle aree superficiali. L'applicazione continua di potenza provoca un aumento della profondità della durezza, poiché quando ogni strato di acciaio viene portato a temperatura, la densità di corrente si sposta sullo strato sottostante il quale offre una resistenza inferiore. È ovvio che la selezione della frequenza appropriata e il controllo della potenza e del tempo di riscaldamento renderanno possibile il soddisfacimento di qualsiasi specifica desiderata di indurimento superficiale.
Metallurgia di Riscaldamento a induzione
Il comportamento insolito dell'acciaio quando riscaldato per induzione ei risultati ottenuti meritano una discussione sulla metallurgia coinvolta. Sono da considerare tassi di soluzione di carburo inferiori a un secondo, una durezza superiore a quella prodotta dal trattamento in forno e un tipo nodulare di martensite
che classificano la metallurgia della tempra ad induzione come “diversa”. Inoltre, la decarburazione superficiale e la crescita del grano non si verificano a causa del breve ciclo di riscaldamento.
Riscaldamento a induzione produce una durezza che viene mantenuta per l'80 percento della sua profondità e, da lì in poi, una graduale diminuzione attraverso una zona di transizione alla durezza originale dell'acciaio che si trova nel nucleo che non è stato influenzato. Il legame è quindi ideale, eliminando ogni possibilità di scheggiatura o controllo.
La soluzione completa di carburo e l'omogeneità come evidenziato dalla massima durezza possono essere ottenute con un tempo di riscaldamento totale di 0.6 secondi. Di questo tempo, solo da 0.2 a 0.3 secondi è effettivamente al di sopra del livello critico inferiore. È interessante notare che l'attrezzatura per la tempra a induzione è in funzione tutti i giorni su base produttiva con una soluzione completa di carburo, risultante da un ciclo di riscaldamento e tempra, il cui tempo totale è inferiore a 0.2 secondi.
La martensite nodulare fine e più omogenea che risulta dalla tempra a induzione è più facilmente visibile con gli acciai al carbonio che con l'acciaio legato a causa dell'aspetto nodulare della maggior parte della martensite legata. Questa struttura fine deve avere per origine un'austenite che è il risultato di una diffusione del carburo più completa di quella che si ottiene con il riscaldamento termico. Lo sviluppo praticamente istantaneo delle temperature critiche attraverso l'intera microstruttura del ferro alfa e del carburo di ferro è particolarmente favorevole a una rapida soluzione di carburo ea una distribuzione dei costituenti che ha come prodotto inevitabile un'austentite completamente omogenea. Inoltre, la conversione di questa struttura in martensite produrrà una martensite che possiede caratteristiche simili e una corrispondente resistenza all'usura o alla penetrazione degli strumenti. 
riscaldamento ad alta velocità per induzione