课题来源于青岛海纳等离子科技有限公司,公司的主要产品为等离子熔覆强化采煤机掘进机截齿,原截齿的齿体材料为20CrMnTi,但因截齿头部与硬质合金齿头间材料存在软化区,导致截齿的早期失效,故改用42CrMo做齿体材料。伴随着齿体材料的改变,热处理工艺也由感应加热碱液淬火改为中频感应加热间歇喷淋淬火,本课题由此提出,即采用等离子束表面冶金技术,在锻造截齿齿体表面熔覆耐磨涂层,然后采用中频感应加热间歇喷淋淬火+回火工艺,以提高截齿的使用寿命,为国家节约大量钢材,同时也可防止国外企业垄断该领域,突破关键零部件依赖进口的局面。本文详细研究了截齿热处理工艺的优化过程,着重探讨了42CrMo截齿中频感应间歇喷淋水冷淬火工艺的可行性。采用截齿数控专用淬火机床对截齿齿体进行热处理优化,并借助光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、洛氏硬度计、显微硬度计、冲击韧性试验机等测试手段,分析截齿齿体及截齿涂层的显微组织、成分、物相组成及其力学性能。另外,感应淬火过程具有动态变化的特征,本文借助计算机对感应淬火中截齿的温度场分布进行了初步的有限元模拟计算和分析,起到辅助优化工艺参数的作用。实验结果表明：对截齿进行间歇喷淋淬火热处理,完全可以得到符合国家标准要求的截齿。直接喷淋淬火得到的截齿主要缺陷是冲击韧性较国家标准都低,而间歇喷淋淬火工艺得到的截齿,表面硬度均达到40HRC以上,冲击韧性50.15J/cm2,抗剪强度为241MPa,各项性能指标均达国家标准。基体的组织特征表现为齿头淬火区域为回火马氏体和少量的残余奥氏体,齿柄组织主要为回火马氏体与下贝氏体等共存。截齿齿体等离子束表面冶金层采用Fe-Cr-Mn-Mo-C-Si-B-V体系,通过研究涂层组织及性能,可以判断热处理前后组织形貌没有太大的变化,且显微组织特征表现为顶部是较规则的树枝状组织和等轴晶组织,过渡到表面冶金层底部属于典型的外延式平面晶组织。