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图7 42CrMo钢的淬透性曲线
图8 沿末端淬火试样的长度、圆棒直径、圆棒内不同位置与冷却速度之间的关系
（a）圆棒静水中淬火 （b）圆棒静油中淬火
2.5.3 42CrMo感应加热淬火工艺原理
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感应加热淬火加热速度快，淬火质量好，较一般淬火硬度高，得到极细马氏体，且淬硬层深度易于控制，易实现机械化和自动化。其过程如下：
交变电场
交变磁场
感应电流
涡流
集肤表层加热 淬火冷却
感应加热淬火的原理如图9所示，电磁感应产生同频率的感应电流即涡流。涡流在工件截面上的分布是不均匀的，心部几乎等于零，而表面电流密度极大，称为“集肤效应”，频率愈高，电流密度极大的表面层愈薄。依靠这种电流和工件本身的电阻，使工件表面迅速加热到淬火温度，而心部温度仍接近室温，然后立即喷水冷却，使工件表面淬硬。
图9 感应加热淬火示意图
（1）感应加热淬火加频率的选择
感应加热可分为三类： 1)高频加热
常用频率为（200～300）KHZ，淬硬层深度为（0.5～2.5）mm。 2)中频加热
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常用频率为（2500～8000）HZ，淬硬层深度为（2～10）mm。 3)工频加热
电流频率为50HZ，不需要频设备，城市用交流电即可，硬层深度为（10～20）
mm以上，城市用交流电即。
根据工件尺寸可知，一般硬化层深δ＝（10～20）％Φ较为合适，其中Φ为工件的有效直径，Φ=80mm可得δ≈8，所以我们选择中频感应加热表面淬火。 （2）淬火加热温度的确定
加热温度及加热速度是感应加热的最基本的工艺参数,它直接决定钢的相变过程和淬火后的组织,是提高和稳定表面淬火工艺质量的重要保证，根据所要求的性能，可设定温度T=900℃。
（3）淬火冷却方式的选择
根据所加工的工件尺寸性能，由42CrMo钢的图7和图8，可知42CrMo钢轧机齿轮轴用油淬火可满足使用要求。但考虑经济等综合因素，且42CrMo的淬透性高，易于淬透，在工业上常用选择乳化液作淬火介质。 （4）感应加热淬火的目的
表面感应加热淬火是为了使钢件达到所要求的表面高硬度，高耐磨性，而心部保持较好的塑性和韧性，且呈现低的缺口敏感性，高的冲击韧性和疲劳强度，已达到最优的使用性能和工艺性能。
2.5.4 42CrMo回火工艺理论基础、原则
（1）回火温度确定原则
42CrMo钢轧机齿轴要有较高的力学性能,在调质、感应加热淬火加低温回火后,表面硬度需要达HRC50以上 ,心部硬度HRC35～45。由不同钢含碳量的硬度与回火温度关系曲线图10，可知其在150~180℃回火可满足使用要求。
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图10 不同含碳量钢硬度与回火温度关系曲线
（2）回火温度时间确定原则
回火时间从工件入炉后炉温升至回火温度时间开始计算回火时间一般为1～3h，可参考经验公式加以确定：tn=Kn+AnD
式中tn-回火时间（min）； Kn-回火时间基数； An-回火系数；
D-工件有效厚度（mm），当回火温度低于300℃时，Kn为120min和An为1由此工件回火时间为2～3h。 （3）回火的目的
42CrMo钢经调质、感应加热淬火和低温回火后获得显微组织表面为细马氏体、残余奥氏体和碳化物，心部组织为回火索氏体。回火后不仅消除了淬火时产生的残余应力，降低了脆性，防止变形和开裂，调整了强度，硬度，塑性和韧性，而且稳定了显微组织和工件尺寸，使其达到了使用性能和工艺要求。
2.6选择设备、仪表和工夹具
2.6.1设备
（1）正火设备
本次热处理根据工艺参数温度可选用中温箱式电阻炉。RX-45-9中温箱式电阻炉： 额定电压45KW,额定电压380V，额定温度950℃。主要由炉壳、炉衬、炉门、传动机构、电
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