El tratamiento térmico es donde un engranaje adquiere su resistencia de trabajo. Un engranaje cortado en acero puede tener la geometría correcta, pero se desgastará, picará o romperá rápidamente si la superficie es demasiado blanda para la carga. Por eso la mayoría de los engranajes industriales se endurecen superficialmente: una superficie dura y resistente al desgaste sobre un núcleo tenaz y absorbente de impactos. Elegir el proceso de endurecimiento correcto y especificarlo claramente en el plano es una de las decisiones más importantes en la compra de engranajes.
La cementación es el proceso más común para engranajes muy cargados. El engranaje se calienta en una atmósfera rica en carbono para que el carbono se difunda en la capa superficial y luego se templa para formar una capa martensítica dura. Las profundidades típicas van de 0,3 mm a 2,0 mm según el módulo y el servicio. Materiales como el 20CrMnTi están diseñados para este proceso, y los engranajes cementados son la opción estándar para transmisiones automotrices e industriales pesadas.
El temple por inducción calienta solo la superficie del diente localmente con una bobina electromagnética, seguido de un temple. Es adecuado para aceros de medio carbono como el 45 o el 40Cr, produce una superficie dura manteniendo el núcleo tenaz, y es eficiente para engranajes grandes o piezas con zonas endurecidas específicas. Como solo se calienta la superficie, la distorsión suele ser menor y el proceso es rápido, pero la profundidad y el patrón alcanzables dependen de la geometría del diente y del diseño de la bobina.
La nitruración introduce nitrógeno en la superficie a una temperatura relativamente baja, típicamente de 480 a 580 °C, sin temple posterior. Produce una capa muy dura y delgada con distorsión mínima, lo que la hace atractiva para engranajes de precisión que no deben cambiar de forma durante el tratamiento. Es adecuada para engranajes de carga moderada con altos requisitos de precisión, donde la baja distorsión compensa la menor profundidad.
La dureza se especifica como dureza superficial y del núcleo, medida normalmente en las escalas Rockwell o Vickers. Los objetivos típicos son 58 a 62 HRC en el flanco del diente para engranajes cementados, con una dureza del núcleo de 30 a 40 HRC para tenacidad. El comprador debe indicar el rango de dureza, la profundidad de capa y si la prueba de dureza se realiza en una probeta o en el engranaje real, porque estas opciones afectan el costo y el plazo.
Para una cotización, incluya el grado del material, el proceso de endurecimiento esperado, el rango de dureza superficial y del núcleo, y la profundidad de capa si la aplicación lo exige. Si no está seguro, un proveedor capaz puede recomendar un proceso según la carga, la velocidad, el módulo y el entorno de operación. Una especificación clara de tratamiento térmico en el plano evita retrabajos y acorta todo el ciclo del proyecto.