O tratamento térmico é onde uma engrenagem ganha sua resistência de trabalho. Uma engrenagem cortada em aço pode ter a geometria correta, mas desgastará, pitará ou quebrará rapidamente se a superfície for macia demais para a carga. Por isso, a maioria das engrenagens industriais é endurecida superficialmente: uma superfície dura e resistente ao desgaste sobre um núcleo tenaz e absorvedor de impactos. Escolher o processo de endurecimento correto e especificá-lo claramente no desenho é uma das decisões mais importantes na compra de engrenagens.
A cementação é o processo mais comum para engrenagens altamente carregadas. A engrenagem é aquecida em atmosfera rica em carbono para que o carbono se difunda na camada superficial e, em seguida, é temperada para formar uma camada martensítica dura. As profundidades típicas variam de 0,3 mm a 2,0 mm conforme o módulo e o serviço. Materiais como o 20CrMnTi são projetados para esse processo, e engrenagens cimentadas são a escolha padrão para transmissões automotivas e industriais pesadas.
A têmpera por indução aquece apenas a superfície do dente localmente com uma bobina eletromagnética, seguida de têmpera. Ela é adequada para aços de médio carbono como o 45 ou o 40Cr, produz uma superfície dura mantendo o núcleo tenaz, e é eficiente para engrenagens grandes ou peças com zonas endurecidas específicas. Como apenas a superfície é aquecida, a distorção costuma ser menor e o processo é rápido, mas a profundidade e o padrão alcançáveis dependem da geometria do dente e do projeto da bobina.
A nitretação introduz nitrogênio na superfície a uma temperatura relativamente baixa, tipicamente de 480 a 580 °C, sem têmpera posterior. Ela produz uma camada muito dura e fina com distorção mínima, o que a torna atraente para engrenagens de precisão que não podem mudar de forma durante o tratamento. É adequada para engrenagens de carga moderada com altos requisitos de precisão, onde a baixa distorção compensa a profundidade menor.
A dureza é especificada como dureza superficial e dureza do núcleo, geralmente medida nas escalas Rockwell ou Vickers. Os alvos típicos são 58 a 62 HRC no flanco do dente para engrenagens cimentadas, com dureza do núcleo em torno de 30 a 40 HRC para tenacidade. O comprador deve informar a faixa de dureza, a profundidade da camada e se o teste de dureza deve ser feito em um corpo de prova ou na engrenagem real, porque essas escolhas afetam custo e prazo.
Para um orçamento, inclua o grau do material, o processo de endurecimento esperado, a faixa de dureza superficial e do núcleo, e a profundidade da camada se a aplicação exigir. Se não tiver certeza, um fornecedor capaz pode recomendar um processo com base na carga, velocidade, módulo e ambiente de operação. Uma especificação clara de tratamento térmico no desenho evita retrabalho e encurta todo o ciclo do projeto.