Gli acciai utilizzati per la costruzione di ruote dentate devono avere le seguenti caratteristiche:
- elevata resistenza alla fatica ed all'usura;
- elevata resistenza all'urto;
- buona lavorabilità per asportazione di trucciolo
- attitudine ai trattamenti termici superficiali
Gli acciai più utilizzati sono:
- acciai per tempra superficiale
- acciai da cementazione
- acciai da nitrurazione
La tempra superficiale consiste in un riscaldamento superficiale della ruota dentata seguito da tempra in acqua o in un bagno d'olio e rinvenimento. Durante il riscaldamento la struttura interna del materiale subisce delle trasformazioni. Dopo aver raggiunto la temperatura stabilita la ruota viene immersa in acqua o in un bagno d'olio in modo che il rapido raffreddamento impedisca al materiale di tornare alle condizioni iniziali. Così facendo otteniamo la martensite che presenta elevata durezza e fragilità. Per annullare la fragilità si prosegue con un processo di rinvenimento. Questo trattamento consiste nel riscaldare il materiale, ad una temperatura inferiore a quella di formazione dell'austenite, mantenerlo a tale temperatura per un certo tempo e successivo raffreddamento.
La cementazione è un processo che ha lo scopo di ottenere una ruota che presenti un durissimo strato superficiale resistente all'usura ed una buona tenacia interna. Essa consiste nella carburazione di acciai a basso tenore di carbonio, ottenuta mediante lungo mantenimento ad alta temperatura in mezzi capaci di cedere tale elemento. Dopo la tempra, alla superficie del pezzo cementato, si ottiene la struttura e la durezza propria degli acciai con circa 1% di carbonio temprati, mentre al cuore a basso tenore di carbonio e quindi poco sensibile alla tempra, si avrà duttilità, tenacità e una considerevole resistenza.
La nitrurazione è un'operazione di indurimento simile alla cementazione. In questo caso l'elemento assorbito è l'azoto. A differenza della cementazione, essa viene eseguita su materiale già bonificato e non richiede trattamenti successivi, infatti dopo una tempra si è soliti praticare una rettifica, ma a causa della nitrurazione la durezza superficiale è talmente elevata che diventa difficile fare tale lavorazione.
