Зарина Аскарбековна Сатбаева – PhD; руководитель Материаловедческого центра коллективного пользования,
Восточно-Казахстанская область, г. Усть-Каменогорск, ул. Гоголя, 7 Г
Zarina Askarbekovna Satbayeva – PhD; Head of the Materials Science Center for Collective Use,
East Kazakhstan region, Ust-Kamenogorsk, Gogol str., 7G
Алмасбек Маулит – докторант НАО «Университета имени Шакарима города Семей», 071412, г. Семей, ул. Глинки, 20 А;
руководитель технопарка «Shygys Bastau», ВКУ им. С. Аманжолова,
Восточно-Казахстанская область, г. Усть-Каменогорск, ул. Гоголя, 7 Г
Maulit Almasbek – PhD student, 071412, Semey, Glinka str., 20 A;
Head of the Shygys Bastau Technopark, S. Amanzholov Higher School of Economics,
East Kazakhstan region, Ust-Kamenogorsk, Gogol str., 7G
Ауезхан Аманов – PhD; ассоциированный профессор,
FI-33520, Тампере, Кунтокату 3
Auezhan Amanov – PhD; Associate Professor,
Kuntokatu 3, FI-33520 Tampere
Ануар Саятбекұлы Рүстемов – инженер;
студент специальности «Техническая физика»,
Восточно-Казахстанская область, г. Усть-Каменогорск, ул. Гоголя, 7 Г
Anuar Sayatbekovich Rustemov - engineer, East Kazakhstan region, Ust-Kamenogorsk, Gogol str., 7G;
student of the specialty «Technical Physics»
В данной работе проведено всестороннее исследование влияния катодного азотирования на структуру и свойства стали 45, обработанной в различных водных электролитах. Анализ, включающий рентгеновские исследования и электронную микроскопию, показал, что азотирование способствует образованию многослойной структуры поверхности, включающей оксидные, нитридные и мартенситные слои. В зависимости от состава использованного электролита, изменения в фазовом составе и толщине модифицированных слоев оказывают значительное влияние на механические свойства стали, что подтверждается различиями в твердости и износостойкости материалов после обработки. В частности, при использовании электролита, содержащего натрий карбонат (Na2CO3) и мочевина (CH4N2O), была достигнута максимальная микротвёрдость в 986 HV, что обусловлено образованием плотного нитридного слоя. В то же время добавление нитратный селитры в электролит, несмотря на некоторое снижение микротвёрдости до 882 HV, способствовало формированию более сложной и стойкой фазовой структуры, включающей дополнительные нитриды и оксиды, что улучшает коррозионную стойкость. Результаты работы подчеркивают значимость оптимизации состава электролита для достижения улучшенных эксплуатационных характеристик стали, таких как твердость, износостойкость и сопротивление коррозии. Проведенное исследование демонстрирует потенциал катодного азотирования как эффективного метода улучшения механических и поверхностных свойств стали 45, что открывает новые возможности для её применения в условиях повышенных нагрузок и агрессивных сред.
This research offers an in-depth exploration of the impact of cathodic nitriding on the structural and mechanical characteristics of 45 steel treated in different aqueous electrolytes. Through a combination of Xray diffraction and electron microscopy analyses, it was determined that the nitriding process facilitates the development of a multilayered surface structure, which includes oxide, nitride, and martensitic layers. The composition of the electrolyte plays a crucial role in determining the phase composition and thickness of the modified layers, directly influencing the steel's mechanical properties, as reflected by variations in hardness and wear resistance post-treatment. Notably, an electrolyte containing sodium carbonate (Na₂CO₃) and urea (CH₄N₂O) achieved a maximum microhardness of 986 HV due to the formation of a dense nitride layer. On the other hand, introducing ammonium nitrate to the electrolyte, while slightly decreasing the microhardness to 882 HV, resulted in the formation of a more intricate and stable phase structure, including additional nitrides and oxides, which contributed to enhanced corrosion resistance. These findings underscore the critical importance of optimizing electrolyte composition to improve the performance characteristics of steel, such as hardness, wear resistance, and corrosion resistance. This study underscores the effectiveness of cathodic nitriding as a method for significantly enhancing the mechanical and surface properties of 45 steel, thereby expanding its potential for use in high-load and aggressive environments.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.