Объяснить процесс поверхностной закалки токами высокой частоты валика из стали 45.

Поверхностная закалка состоит в быстром нагреве поверхности детали до аустенитного состояния с последующим охлаждением в воде ( да и в масле бывает) . В результате на поверхности образуется твердая структура мартенсита, а внутри сохраняется феррито-перлитная структура с достаточно высокой вязкостью. После поверхностной закалки делают низкий отпуск, либо оставляют закаленное состояние без отпуска.
Поверхностной закалке подвергают среднеуглеродистые стали (0,4-0,45%С) , (именно Ваша 45 сталь содержит 0,45% углерода) , либо легированные. Такой закалке подвергают зубья шестерен, звездочек, шейки валов, головку рельсов и др.

Быстрый нагрев поверхности осуществляется токами высокими частотами (до 1 млн. гц) . Сущность такого нагрева состоит в том, что через медный индуктор (спиральная или иной формы трубка охлаждаемая внутри водой) пропускают ток высокой частоты. Вокруг индуктора возникает переменное магнитное поле. Закаливаемую деталь помещают в поле индуктора и за счет поверхностных токов поверхность детали быстро разогревается (обычно за 10-15 сек.) . Чем больше частота тока, тем больше поверхностный эффект, меньше время нагрева и меньше глубина закаленного слоя. Обычно она составляет 1-3 мм. Когда поверхность нагрелась до требуемой температуры (850-900), деталь охлаждают погружая в бак с водой или пропуская через специальный душ - спреер.
Все по термообработке и материаловедению здесь найдете.
http://mt2.bmstu.ru/mater.php