Il trattamento termico è il punto in cui un ingranaggio acquisisce la sua resistenza di lavoro. Un ingranaggio tagliato in acciaio può avere la geometria corretta, ma si usurerà, pitterà o romperà rapidamente se la superficie è troppo morbida per il carico. Per questo la maggior parte degli ingranaggi industriali viene temprata superficialmente: una superficie dura e resistente all'usura su un nucleo tenace e assorbente di urti. Scegliere il processo di indurimento corretto e specificarlo chiaramente sul disegno è una delle decisioni più importanti nell'acquisto di ingranaggi.
La cementazione è il processo più comune per ingranaggi fortemente caricati. L'ingranaggio viene riscaldato in atmosfera ricca di carbonio affinché il carbonio si diffonda nello strato superficiale, poi viene temprato per formare uno strato martensitico duro. Le profondità tipiche vanno da 0,3 mm a 2,0 mm a seconda del modulo e del servizio. Materiali come il 20CrMnTi sono progettati per questo processo, e gli ingranaggi cementati sono la scelta standard per le trasmissioni automobilistiche e industriali pesanti.
La tempra a induzione riscalda solo la superficie del dente localmente con una bobina elettromagnetica, seguita da tempra. È adatta ad acciai a medio tenore di carbonio come il 45 o il 40Cr, produce una superficie dura mantenendo il nucleo tenace, ed è efficiente per ingranaggi grandi o pezzi con zone indurite specifiche. Poiché viene riscaldata solo la superficie, la distorsione è di solito minore e il processo è rapido, ma la profondità e la distribuzione raggiungibili dipendono dalla geometria del dente e dal progetto della bobina.
La nitrurazione introduce azoto nella superficie a una temperatura relativamente bassa, tipicamente da 480 a 580 °C, senza tempra successiva. Produce uno strato molto duro e sottile con distorsione minima, il che la rende interessante per ingranaggi di precisione che non devono cambiare forma durante il trattamento. È adatta a ingranaggi a carico moderato con elevati requisiti di precisione, dove la bassa distorsione compensa lo strato più sottile.
La durezza è specificata come durezza superficiale e durezza del nucleo, solitamente misurata sulle scale Rockwell o Vickers. Gli obiettivi tipici sono 58-62 HRC sul fianco del dente per ingranaggi cementati, con durezza del nucleo intorno a 30-40 HRC per la tenacità. L'acquirente deve indicare l'intervallo di durezza, la profondità dello strato e se la prova di durezza va eseguita su un provino o sull'ingranaggio reale, perché queste scelte influiscono su costo e tempi.
Per un preventivo, includete il grado del materiale, il processo di indurimento previsto, l'intervallo di durezza superficiale e del nucleo, e la profondità dello strato se l'applicazione lo richiede. Se non siete sicuri, un fornitore capace può consigliare un processo in base a carico, velocità, modulo e ambiente di esercizio. Una chiara specifica di trattamento termico sul disegno evita rilavorazioni e accorcia l'intero ciclo del progetto.