L'un des développements récents les plus remarquables dans le domaine du traitement thermique a été l'application de la technologie de l'eau. chauffage par induction à un durcissement localisé de la surface. Les progrès réalisés dans le cadre de l'application du courant à haute fréquence ont été tout simplement phénoménaux. Cette méthode de durcissement de surface très sélective, qui a débuté il y a relativement peu de temps comme méthode de durcissement des surfaces de roulement des vilebrequins (plusieurs millions de ces vilebrequins sont utilisés et établissent des records de service), produit aujourd'hui des zones durcies sur une multitude de pièces. Cependant, malgré l'étendue actuelle de ses applications, la trempe par induction n'en est encore qu'à ses débuts. Son utilisation probable pour le traitement thermique et la trempe des métaux, le chauffage pour le forgeage ou le brasage, ou la soudure de métaux similaires et dissemblables, est imprévisible.
Trempe par induction permet de produire des objets en acier trempé localement avec le degré de profondeur et de dureté souhaité, la structure métallurgique essentielle du noyau, la zone de démarcation et le boîtier trempé, avec une absence pratique de distorsion et de formation d'écailles. Il permet de concevoir des équipements qui justifient la mécanisation de l'ensemble de l'opération pour répondre aux exigences de la chaîne de production. Des cycles de quelques secondes seulement sont maintenus par la régulation automatique de la puissance et des intervalles de chauffage et de trempe d'une fraction de seconde, indispensables à la création de résultats fac-similés de fixations spéciales exigeantes. L'équipement de trempe par induction permet à l'utilisateur de ne tremper en surface que la partie nécessaire de la plupart des objets en acier et de conserver ainsi la ductilité et la résistance d'origine ; de tremper des articles de conception complexe qui ne peuvent être traités d'aucune autre manière ; d'éliminer les prétraitements coûteux habituels tels que le cuivrage et la cémentation, ainsi que les opérations coûteuses de redressement et de nettoyage ; de réduire le coût des matériaux en disposant d'un large choix d'aciers ; et de tremper un article entièrement usiné sans qu'il soit nécessaire de procéder à des opérations de finissage.
Pour l'observateur occasionnel, il semblerait que le durcissement par induction soit possible grâce à une transformation d'énergie se produisant dans une région inductive du cuivre. Le cuivre transporte un courant électrique de haute fréquence et, dans un intervalle de quelques secondes, la surface d'une pièce d'acier placée dans cette région sous tension est chauffée jusqu'à sa plage critique et trempée pour atteindre une dureté optimale. Pour le fabricant d'équipements destinés à cette méthode de trempe, il s'agit de l'application des phénomènes d'hystérésis, de courants de Foucault et d'effet de peau à la production efficace d'une trempe superficielle localisée.
Le chauffage est réalisé par l'utilisation de courants à haute fréquence. Des fréquences spécifiquement choisies de 2 000 à 10 000 cycles et jusqu'à 100 000 cycles sont largement utilisées à l'heure actuelle. Un courant de cette nature qui circule dans un inducteur produit un champ magnétique à haute fréquence dans la région de l'inducteur. Lorsqu'un matériau magnétique tel que l'acier est placé dans ce champ, il y a une dissipation d'énergie dans l'acier qui produit de la chaleur. Les molécules de l'acier tentent de s'aligner sur la polarité de ce champ, et comme celui-ci change des milliers de fois par seconde, une énorme friction moléculaire interne se développe en raison de la tendance naturelle de l'acier à résister aux changements. C'est ainsi que l'énergie électrique est transformée en chaleur par le biais de la friction.
Cependant, comme une autre caractéristique inhérente au courant à haute fréquence est de se concentrer sur la surface de son conducteur, seules les couches superficielles sont chauffées. Cette tendance, appelée "effet de peau", est fonction de la fréquence et, toutes choses étant égales par ailleurs, les fréquences élevées sont efficaces à des profondeurs moindres. L'action de friction produisant la chaleur est appelée hystérésis et dépend évidemment des qualités magnétiques de l'acier. Ainsi, lorsque la température a dépassé le point critique où l'acier devient amagnétique, tout échauffement hystérétique cesse.
Il existe une source de chaleur supplémentaire due aux courants de Foucault qui circulent dans l'acier en raison de la variation rapide du flux dans le champ. La résistance de l'acier augmentant avec la température, l'intensité de cette action diminue au fur et à mesure que l'acier s'échauffe et n'est plus qu'une fraction de sa valeur initiale "froide" lorsque la température de trempe appropriée est atteinte.
Lorsque la température d'une barre d'acier chauffée par induction atteint le point critique, le chauffage dû aux courants de Foucault se poursuit à une vitesse fortement réduite. Comme toute l'action se déroule dans les couches superficielles, seule cette partie est affectée. Les propriétés initiales du noyau sont maintenues, le durcissement de la surface étant réalisé par trempe lorsque la solution de carbure est complète dans les zones de surface. L'application continue de l'énergie entraîne une augmentation de la profondeur de la dureté, car à mesure que chaque couche d'acier est portée à température, la densité du courant se déplace vers la couche inférieure qui offre une résistance plus faible. Il est évident que la sélection de la fréquence appropriée et le contrôle de la puissance et du temps de chauffage permettront de répondre à toutes les spécifications souhaitées en matière de trempe superficielle.
Métallurgie des Chauffage par induction
Le comportement inhabituel de l'acier lorsqu'il est chauffé par induction et les résultats obtenus méritent une discussion sur la métallurgie impliquée. Des vitesses de dissolution du carbure inférieures à une seconde, une dureté supérieure à celle produite par le traitement au four et un type de martensite nodulaire sont autant de points à prendre en considération
qui classent la métallurgie de la trempe par induction comme "différente". En outre, la décarburation superficielle et la croissance du grain ne se produisent pas en raison de la brièveté du cycle de chauffage.
Chauffage par induction produit une dureté qui se maintient sur 80 % de sa profondeur et, à partir de là, une diminution progressive à travers une zone de transition jusqu'à la dureté originale de l'acier telle qu'on la trouve dans le noyau qui n'a pas été affecté. L'adhérence est donc idéale, ce qui élimine tout risque d'écaillage ou de fissuration.
La solution complète de carbure et l'homogénéité, comme en témoigne la dureté maximale, peuvent être obtenues avec un temps de chauffage total de 0,6 seconde. De ce temps, seulement 0,2 à 0,3 seconde est réellement au-dessus du seuil critique inférieur. Il est intéressant de noter que les équipements de trempe par induction sont utilisés quotidiennement pour la production avec une solution complète de carbure, résultant d'un cycle de chauffage et de trempe dont la durée totale est inférieure à 0,2 seconde.
La martensite fine, nodulaire et plus homogène qui résulte de la trempe par induction est plus facilement visible avec les aciers au carbone qu'avec les aciers alliés en raison de l'aspect nodulaire de la plupart des martensites d'alliage. Cette structure fine doit avoir pour origine une austénite qui est le résultat d'une diffusion de carbure plus poussée que celle obtenue par chauffage thermique. Le développement pratiquement instantané des températures critiques dans l'ensemble de la microstructure du fer alpha et du carbure de fer est particulièrement propice à une solution rapide du carbure et à une distribution des constituants dont le produit inévitable est une austénite parfaitement homogène. En outre, la conversion de cette structure en martensite produira une martensite qui possède des caractéristiques similaires et une résistance correspondante à l'usure ou aux instruments pénétrants. 
chauffage à grande vitesse par induction