Eine der jüngsten herausragenden Entwicklungen auf dem Gebiet der Wärmebehandlung ist die Anwendung von Induktionserwärmung zur lokalen Oberflächenhärtung. Die Fortschritte, die mit der Anwendung von Hochfrequenzstrom erzielt wurden, sind geradezu phänomenal. Was vor vergleichsweise kurzer Zeit als lang gesuchte Methode zur Härtung von Lageroberflächen an Kurbelwellen begann (mehrere Millionen davon sind im Einsatz und stellen einen neuen Betriebsrekord auf), führt heute dazu, dass mit dieser sehr selektiven Methode der Oberflächenhärtung gehärtete Bereiche an einer Vielzahl von Teilen erzeugt werden. Doch trotz der heutigen Anwendungsbreite steckt das Induktionshärten noch in den Kinderschuhen. Sein wahrscheinlicher Einsatz für die Wärmebehandlung und das Härten von Metallen, das Erwärmen für das Schmieden oder Löten oder das Löten ähnlicher und ungleicher Metalle ist nicht vorhersehbar.
Induktionshärtung führt zur Herstellung von lokal gehärteten Stahlobjekten mit der gewünschten Tiefe und Härte, der wesentlichen metallurgischen Struktur von Kern, Abgrenzungszone und gehärtetem Einsatz, die praktisch verzugsfrei und ohne Zunderbildung sind. Sie ermöglicht eine Anlagenkonstruktion, die eine Mechanisierung des gesamten Vorgangs gewährleistet, um die Anforderungen der Produktionslinie zu erfüllen. Zeitzyklen von nur wenigen Sekunden werden durch automatische Leistungsregelung und sekundengenaue Aufheiz- und Abschreckintervalle eingehalten, die für die Herstellung faksimilierter Ergebnisse bei anspruchsvollen Spezialfixierungen unerlässlich sind. Induktionshärteanlagen ermöglichen es dem Benutzer, nur den erforderlichen Teil eines beliebigen Stahlgegenstandes oberflächenzuhärten und so die ursprüngliche Verformbarkeit und Festigkeit zu erhalten; Artikel mit kompliziertem Design zu härten, die auf andere Weise nicht machbar sind; die übliche teure Vorbehandlung wie Verkupfern und Aufkohlen sowie kostspielige nachfolgende Richt- und Reinigungsvorgänge zu eliminieren; die Materialkosten zu senken, indem eine große Auswahl an Stählen zur Verfügung steht; und einen vollständig bearbeiteten Gegenstand ohne die Notwendigkeit von Nachbearbeitungsvorgängen zu härten.
Für den zufälligen Beobachter sieht es so aus, als ob das Induktionshärten durch eine Energieumwandlung in einem induktiven Bereich von Kupfer möglich ist. Das Kupfer führt einen elektrischen Strom mit hoher Frequenz, und innerhalb weniger Sekunden wird die Oberfläche eines Stahlstücks, das sich in diesem erregten Bereich befindet, auf den kritischen Bereich erwärmt und auf optimale Härte abgeschreckt. Für den Hersteller von Geräten für diese Härtungsmethode bedeutet dies die Anwendung der Phänomene Hysterese, Wirbelströme und Skin-Effekt zur effektiven Erzeugung einer lokalisierten Oberflächenhärtung.
Die Erwärmung wird durch die Verwendung von Hochfrequenzströmen erreicht. Speziell gewählte Frequenzen von 2.000 bis 10.000 Zyklen und mehr als 100.000 Zyklen werden gegenwärtig ausgiebig genutzt. Strom dieser Art, der durch einen Induktor fließt, erzeugt ein hochfrequentes Magnetfeld im Bereich des Induktors. Wenn sich ein magnetisches Material wie Stahl in diesem Feld befindet, kommt es im Stahl zu einem Energieverlust, der Wärme erzeugt. Die Moleküle im Stahl versuchen, sich an der Polarität des Feldes auszurichten, und da sich diese tausende Male pro Sekunde ändert, entsteht eine enorme innere molekulare Reibung, die auf die natürliche Tendenz des Stahls zurückzuführen ist, sich Veränderungen zu widersetzen. Auf diese Weise wird die elektrische Energie durch das Medium der Reibung in Wärme umgewandelt.
Da jedoch eine weitere Eigenschaft des Hochfrequenzstroms darin besteht, sich auf die Oberfläche des Leiters zu konzentrieren, werden nur die Oberflächenschichten erwärmt. Diese Tendenz, die als "Skin-Effekt" bezeichnet wird, ist eine Funktion der Frequenz, und unter sonst gleichen Bedingungen sind höhere Frequenzen in geringerer Tiefe wirksam. Der Reibungseffekt, der die Wärme erzeugt, wird als Hysterese bezeichnet und ist natürlich von den magnetischen Eigenschaften des Stahls abhängig. Wenn die Temperatur den kritischen Punkt überschritten hat, an dem der Stahl unmagnetisch wird, hört die hysteretische Erwärmung auf.
Eine zusätzliche Wärmequelle entsteht durch Wirbelströme, die im Stahl infolge des sich schnell ändernden Flusses im Feld fließen. Da der Widerstand des Stahls mit der Temperatur zunimmt, nimmt die Intensität dieser Wirkung mit der Erwärmung des Stahls ab und beträgt nur noch einen Bruchteil seines "kalten" Ursprungswertes, wenn die richtige Abschrecktemperatur erreicht ist.
Wenn die Temperatur eines induktiv erwärmten Stahlstabs den kritischen Punkt erreicht, setzt sich die Erwärmung aufgrund von Wirbelströmen mit stark reduzierter Geschwindigkeit fort. Da der gesamte Vorgang in den Oberflächenschichten abläuft, ist nur dieser Teil betroffen. Die ursprünglichen Kerneigenschaften bleiben erhalten, die Oberflächenhärtung erfolgt durch Abschrecken, wenn in den Oberflächenbereichen eine vollständige Karbidlösung erreicht ist. Die fortgesetzte Stromzufuhr bewirkt eine Zunahme der Härtetiefe, denn wenn jede Stahlschicht auf Temperatur gebracht wird, verlagert sich die Stromdichte auf die darunter liegende Schicht, die einen geringeren Widerstand bietet. Es liegt auf der Hand, dass die Wahl der richtigen Frequenz und die Steuerung von Leistung und Heizzeit die Erfüllung aller gewünschten Spezifikationen der Oberflächenhärtung ermöglichen.
Metallurgie der Induktionserwärmung
Das ungewöhnliche Verhalten von Stahl bei der induktiven Erwärmung und die erzielten Ergebnisse machen eine Erörterung der beteiligten Metallurgie erforderlich. Karbidlösungsraten von weniger als einer Sekunde, eine höhere Härte als bei der Ofenbehandlung und ein knollenförmiger Martensit sind Punkte, die zu berücksichtigen sind
die die Metallurgie des Induktionshärtens als "anders" einstufen. Außerdem kommt es aufgrund des kurzen Erwärmungszyklus nicht zur Entkohlung der Oberfläche und zum Kornwachstum.
Induktionserwärmung erzeugt eine Härte, die über 80 Prozent der Tiefe erhalten bleibt, und von da an eine allmähliche Abnahme durch eine Übergangszone auf die ursprüngliche Härte des Stahls, wie sie in dem nicht angegriffenen Kern zu finden ist. Die Verbindung ist somit ideal und die Gefahr von Abplatzungen oder Rissen ist ausgeschlossen.
Eine vollständige Karbidauflösung und Homogenität, die sich in der maximalen Härte zeigt, kann mit einer Gesamterwärmungszeit von 0,6 Sekunden erreicht werden. Von dieser Zeit liegen nur 0,2 bis 0,3 Sekunden tatsächlich über dem unteren kritischen Wert. Interessanterweise werden Induktionshärteanlagen täglich in der Produktion mit vollständiger Karbidlösung betrieben, die aus einem Erwärmungs- und Abschreckzyklus resultiert, dessen Gesamtzeit weniger als 0,2 Sekunden beträgt.
Der feinkörnige und homogenere Martensit, der bei der Induktionshärtung entsteht, ist bei Kohlenstoffstählen leichter zu erkennen als bei legiertem Stahl, da die meisten Martensite von Legierungen ein knotiges Aussehen haben. Dieses feine Gefüge muss seinen Ursprung in einem Austenit haben, der das Ergebnis einer gründlicheren Karbiddiffusion ist, als sie bei thermischer Erwärmung erreicht wird. Die praktisch sofortige Entwicklung kritischer Temperaturen im gesamten Gefüge des Alpha-Eisens und des Eisenkarbids ist besonders förderlich für eine rasche Karbidlösung und eine Verteilung der Bestandteile, die unweigerlich zu einem durch und durch homogenen Austentit führt. Durch die Umwandlung dieses Gefüges in Martensit entsteht ein Martensit, der ähnliche Eigenschaften und eine entsprechende Beständigkeit gegen Verschleiß oder eindringende Instrumente aufweist. 
Hochgeschwindigkeitserwärmung durch Induktion