Eine der jüngsten herausragenden Entwicklungen auf dem Gebiet der Wärmebehandlung war die Anwendung von Induktionsheizvorrichtung zu lokalisierter Oberflächenverhärtung. Die durch die Anwendung von Hochfrequenzstrom bedingten Fortschritte waren geradezu phänomenal. Angefangen vor vergleichsweise kurzer Zeit als lang gesuchtes Verfahren zum Härten von Lagerflächen an Kurbelwellen (mehrere Millionen davon sind im Einsatz und stellen alle Zeitrekorde auf), findet sich heute dieses sehr selektive Oberflächenhärteverfahren, das gehärtete Stellen an einer Vielzahl von Stellen erzeugt Teile. Doch trotz der heutigen Anwendungsbreite steckt das Induktionshärten noch in den Kinderschuhen. Seine wahrscheinliche Verwendung zum Wärmebehandeln und Härten von Metallen, Erhitzen zum Schmieden oder Hartlöten oder Löten von ähnlichen und unähnlichen Metallen ist nicht vorhersehbar.
Induktionshärten führt zur Herstellung von lokal gehärteten Stahlgegenständen mit dem gewünschten Grad an Tiefe und Härte, der wesentlichen metallurgischen Struktur des Kerns, der Abgrenzungszone und der gehärteten Hülle, mit einem praktischen Mangel an Verformung und ohne Zunderbildung. Es ermöglicht eine Ausrüstungskonstruktion, die eine Mechanisierung des gesamten Vorgangs gewährleistet, um die Anforderungen der Produktionslinie zu erfüllen. Zeitzyklen von nur wenigen Sekunden werden durch automatische Leistungsregelung und sekundenschnelle Erwärmungs- und Abschreckintervalle aufrechterhalten, die für die Erstellung von Faksimile-Ergebnissen mit anspruchsvollen Spezialfixierungen unerlässlich sind. Induktionshärtungsgeräte ermöglichen es dem Benutzer, nur den erforderlichen Teil der meisten Stahlgegenstände oberflächenzuhärten und somit die ursprüngliche Duktilität und Festigkeit beizubehalten; Gegenstände mit kompliziertem Design zu härten, die auf andere Weise nicht praktikabel behandelt werden können; um die übliche teure Vorbehandlung wie Kupferplattieren und Aufkohlen und kostspielige nachfolgende Richt- und Reinigungsvorgänge zu eliminieren; Reduzierung der Materialkosten durch eine große Auswahl an Stählen zur Auswahl; und um ein vollständig bearbeitetes Teil ohne die Notwendigkeit von Nachbearbeitungsvorgängen zu härten.
Für den zufälligen Beobachter scheint es, dass Induktionshärtung als Ergebnis einer gewissen Energieumwandlung möglich ist, die innerhalb eines induktiven Bereichs von Kupfer stattfindet. Das Kupfer wird von einem elektrischen Strom hoher Frequenz durchflossen, und innerhalb weniger Sekunden wird die Oberfläche eines Stahlstücks, das sich in diesem unter Spannung stehenden Bereich befindet, auf seinen kritischen Bereich erhitzt und auf optimale Härte abgeschreckt. Für den Hersteller von Anlagen für dieses Härteverfahren bedeutet dies die Anwendung der Phänomene der Hysterese, der Wirbelströme und des Skin-Effekts zur effektiven Erzeugung einer lokalisierten Oberflächenhärtung.
Das Erhitzen wird durch die Verwendung von Hochfrequenzströmen erreicht. Speziell gewählte Frequenzen von 2,000 bis 10,000 Zyklen und über 100 Zyklen werden gegenwärtig extensiv verwendet. Ein Strom dieser Art, der durch einen Induktor fließt, erzeugt ein hochfrequentes Magnetfeld innerhalb des Bereichs des Induktors. Wenn ein magnetisches Material wie Stahl in dieses Feld eingebracht wird, findet im Stahl eine Energiedissipation statt, die Wärme erzeugt. Die Moleküle innerhalb des Stahls versuchen, sich an der Polarität dieses Feldes auszurichten, und da sich dieses tausendmal pro Sekunde ändert, entsteht eine enorme Menge an innerer molekularer Reibung als Folge der natürlichen Tendenz des Stahls, Änderungen zu widerstehen. Auf diese Weise wird die elektrische Energie über das Reibungsmedium in Wärme umgewandelt.
Da jedoch eine andere inhärente Eigenschaft des Hochfrequenzstroms darin besteht, sich auf die Oberfläche seines Leiters zu konzentrieren, werden nur die Oberflächenschichten erhitzt. Diese als „Skin-Effekt“ bezeichnete Tendenz ist eine Funktion der Frequenz, und unter sonst gleichen Bedingungen sind höhere Frequenzen in geringeren Tiefen wirksam. Die Reibungswirkung, die die Wärme erzeugt, wird als Hysterese bezeichnet und hängt offensichtlich von den magnetischen Eigenschaften des Stahls ab. Wenn also die Temperatur den kritischen Punkt überschritten hat, an dem der Stahl nicht magnetisch wird, hört jede hysteretische Erwärmung auf.
Es gibt eine zusätzliche Wärmequelle aufgrund von Wirbelströmen, die als Ergebnis des sich schnell ändernden Flusses im Feld im Stahl fließen. Da der Widerstand des Stahls mit der Temperatur zunimmt, nimmt die Intensität dieser Wirkung ab, wenn der Stahl erhitzt wird, und beträgt nur noch einen Bruchteil seines „kalten“ ursprünglichen Werts, wenn die richtige Abschrecktemperatur erreicht ist.
Wenn die Temperatur eines induktiv erhitzten Stahlstabs den kritischen Punkt erreicht, setzt sich die Erwärmung durch Wirbelströme mit einer stark reduzierten Rate fort. Da die gesamte Aktion in den Oberflächenschichten abläuft, ist nur dieser Teil betroffen. Die ursprünglichen Kerneigenschaften bleiben erhalten, wobei die Oberflächenhärtung durch Abschrecken erfolgt, wenn in den Oberflächenbereichen eine vollständige Karbidlösung erreicht ist. Fortgesetzte Krafteinwirkung führt zu einer Zunahme der Härtetiefe, denn wenn jede Stahlschicht auf Temperatur gebracht wird, verschiebt sich die Stromdichte zu der darunter liegenden Schicht, die einen geringeren Widerstand bietet. Es ist offensichtlich, dass die Auswahl der richtigen Frequenz und die Steuerung der Leistung und Heizzeit die Erfüllung aller gewünschten Spezifikationen der Oberflächenhärtung möglich machen.
Metallurgie von Induktionsheizung
Das ungewöhnliche Verhalten von Stahl bei induktiver Erwärmung und die erhaltenen Ergebnisse verdienen eine Diskussion der beteiligten Metallurgie. Karbidlösungsgeschwindigkeiten von weniger als einer Sekunde, eine höhere Härte als bei der Ofenbehandlung und ein kugelförmiger Martensit sind Punkte, die in Betracht gezogen werden
die die Metallurgie des Induktionshärtens als „anders“ einstufen. Ferner treten aufgrund des kurzen Erwärmungszyklus keine Oberflächenentkohlung und kein Kornwachstum auf.
Induktionsheizung erzeugt eine Härte, die über 80 Prozent ihrer Tiefe erhalten bleibt, und von da an eine allmähliche Abnahme durch eine Übergangszone bis zur ursprünglichen Härte des Stahls, wie sie im nicht betroffenen Kern gefunden wird. Die Verbindung ist somit ideal, Abplatzungen oder Risse sind ausgeschlossen.
Vollständige Karbidlösung und Homogenität, wie durch maximale Härte belegt, können mit einer Gesamtheizzeit von 0.6 Sekunden erreicht werden. Von dieser Zeit liegen tatsächlich nur 0.2 bis 0.3 Sekunden über dem unteren kritischen Wert. Es ist interessant festzustellen, dass Induktionshärteanlagen täglich auf Produktionsbasis mit vollständiger Hartmetalllösung betrieben werden, was aus einem Erwärmungs- und Abschreckzyklus resultiert, dessen Gesamtzeit weniger als 0.2 Sekunden beträgt.
Der feine kugelförmige und homogenere Martensit, der sich aus dem Induktionshärten ergibt, ist bei Kohlenstoffstählen aufgrund des kugelförmigen Aussehens der meisten Legierungsmartensite leichter erkennbar als bei legiertem Stahl. Dieses Feingefüge muss seinen Ursprung in einem Austenit haben, der das Ergebnis einer gründlicheren Karbiddiffusion ist, als sie bei thermischer Erwärmung erhalten wird. Die praktisch augenblickliche Entwicklung kritischer Temperaturen über die gesamte Mikrostruktur des Alpha-Eisens und des Eisencarbids ist besonders förderlich für eine schnelle Carbidlösung und eine Verteilung von Bestandteilen, die als unvermeidliches Produkt einen durch und durch homogenen Austenit hat. Ferner wird die Umwandlung dieser Struktur in Martensit einen Martensit erzeugen, der ähnliche Eigenschaften und eine entsprechende Beständigkeit gegenüber Verschleiß oder eindringenden Instrumenten besitzt. 
Hochgeschwindigkeitserwärmung durch Induktion