ИССЛЕДОВАНИЕ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СПОСОБА ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОЙ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ

В современном мире одним из актуальных требовании для изготовления деталей из конструкционных сталей в машиностроении являются улучшенные параметры твердости и износостойкости. Электролитно-плазменная химико-термическая обработка является одним из лучших решений для данной проблемы, так как поверхность стали модифицируется, в то время как сердцевина детали остается в вязком состоянии для стойкости при ударной нагрузке, а данный способ является ресурсосберегающим за счет экономии потребления энергии и материалов. В настоящей работе рассмотрены вопросы технологических возможностей способа электролитно-плазменной химико-термической обработки сталей. Изучены результаты исследований других авторов и приведен анализ влияния технологических параметров на изменение структурно-фазового состояния и улучшение микротвердости при электролитно-плазменной химико-термической обработке. Была проведена электролитно-плазменная цементация стали 20Х на установке электролитно-плазменной химико-термической обработки. В качестве электролита использовали раствор 10% кальцинированной соды (Na₂CO₃), 20% карбамида (CH₄N₂O) в 70% дистиллированной воде. Установлено что, поперечное сечение стали после электролитно-плазменной цементации имеет зональную структуру, так модифицированный слой с толщиной ⁓50 мкм состоит из α-Fe, α'-Fe, Fe₃C. После электролитно-плазменной обработки стали 20Х, микротвердость увеличилась в ⁓3,5 раза по сравнению с исходным состоянием.

1. Корецкий Я. Цементация стали // Государственное союзное издательство судостроительной промышленности. – 1962.

2. Берлин Е.В., Коваль Н.Н., Сейдман Л.А. Плазменная химико-термическая обработка поверхности стальных деталей // Техносфера. – 2012. – С. 6.

3. Гуляев А.П. Металловедение // Металлургия. – 1986. – С. 284.

4. Рахадилов Б.К., Сагдолдина Ж.Б., Журерова Л.Г., Байжан Д.Р., Кожанова Р.С. Модификация поверхности стали 30ХГСА с применением электролитно-плазменного термоциклического упрочнения // Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия, сварка: материалы 15-й Междунар. научн.-техн. конф г. Минск. – 2022. – С. 610–616.

5. Белкин П. Н., Кусманов С. А. Электролитно-плазменная цементация металлов и сплавов // Костромской государственный университет. – 2020. – № 56(5). – С. 40–74. https://doi.org/10.5281/zenodo

6. Словецкий Д. И., Терентьев С. Д., Плеханов В. Г. Механизм плазменно-электролитного нагрева металлов // ТВТ. – 1986. Т. 24. – № 2. – С. 353–363.

7. Yerokhin A.L., Nie X., Leyland A., Matthews A., Dowey S.J. Plasma electrolysis for surface engineering // Surface and Coatings Technology. – 1999. – V. 122(2–3). – С. 73– 93.

8. Суминов И.В., Белкин П.Н., Эпельфельд А.В., Людин В.Б., Крит Б.Л., Борисов A.M. Плазменно-электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов. В 2-х томах. Т. I // Москва: Техносфера – 2011. – С. 45.

9. Попов А.И., Тюхтяев М.И., Радкевич М.М., Новиков В.И. Анализ тепловых явлений при струйной фокусированной электролитно-плазменной обработке // Научно-технические ведомости Cанкт-Петербургского государственного политехнического университета. – 2016. – № 4(254). – С. 142–150.

10. Belkin P. N., Ganchar V. I., Davydov A. D., Dikusar A. I., Pasinkovskii E. A. Anodic heating in aqueous solutions of electrolytes and its use for treating metal surfaces // Surfaces Engineering and Applied Electrochemistry. – 1997. – No. 2. – P. 1–15.

11. Лякишев Н. П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Т.1 // Машиностроение. – 1996. – С. 138.

12. Банных О. А., Будберг П. Б., Алисова С. П. и др. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа. //М.: Металлургия. – 1986. – С. 440.

13. Çavuşlu, F., Usta M. Kinetics and mechanical study of plasma electrolytic carburizing for pure iron // Applied Surface Science, – 2011. – No. 257(9). P. 4014–4020. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.11.167

14. Скаков М.К., Рахадилов Б.К., Батырбеков Э.Г, Манапбаева А.Б. Повышение износостойкости быстрорежущих сталей электролитно-плазменным азотированием // Вестник КазНУ. – 2014. – №1 (48) – С. 53–59.

15. Рaхaдилов Б.К., Журеровa Л.Г., Пaвлов A.В., Виелеба В.К. Электролитно-плaзменнaя поверхностнaя зaкaлкa низколегировaнных стaлей 65Г и 20ГЛ // Вестник Карагандинского университета. – 2016. – № 4(84). – С. 8–13.

16. Rakhadilov B.K., Tabiyeva Y.Y., Uazyrkhanova G.K., Zhurerova L.G., Popova N.A. Effect of electrolyte-plasma surface hardening on structure wheel steel 2 // Bulletin of the karaganda university. Physics series – 2020. – No. 2(98). – P. 68–74. https://doi.org/10.31489/2020Ph2/68-74

17. Baizhan D., Rakhadilov B. , Zhurerova L., Tyurin Y., Sagdoldina ZH., Adilkanova M., Kozhanova R. Investigation of Changes in the Structural-Phase State and the Efficiency of Hardening of 30CrMnSiA Steel by the Method of Electrolytic Plasma Thermocyclic Surface Treatment // Coatings. – 2022. – V.12. https://doi.org/10.3390/coatings12111696

18. Skakov M., Kurbanbekov Sh., Scheffler M. Influence of Regimes Electrolytic Plasma Cementation on the Mechanical Properties of Steel 12Cr18Ni10Ti // Key Engineering Materials. – 2013. – V. 531–532. – P. 173–177. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.531532.173

19. Rakhadilov B.K., Zhurerova L.G., Sсheffler M., Khassenov A.K. Change in high-temperature wear resistance of high-speed steel by plasma nitriding // Вестник Карагандинского университета. – 2018. – № 3(91). – P. 59–65.

20. Попова Н.А., Журерова Л.Г., Никоненко Е.Л., Скаков М.К. Фазовые превращения в стали 30ХГС под действием электролитно-плазменной нитроцементации // Вестник Томского государственного университета. – 2016. – № 1. – С. 60–70.

21. Скаков М.К., Батырбеков Э.Г., Журерова Л.Г. Технология плазменно-электролитического борирования поверхности стали 30ХГСА // Вестник КазНТУ. – 2015. – № 3. – С. 377–384.