kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2024-3(15)-48kaz44-1340Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)CHEMICAL TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ И КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА СТАЛЕЙ 45 И 65Г, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКЕ, ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОГО УПРОЧНЕНИЯTRIBOLOGICAL AND CORROSION PROPERTIES OF 45 AND 65G STEELS USED IN AGRICULTURAL MACHINERY AFTER ELECTROLYTIC-PLASMA HARDENINGhttps://orcid.org/0000-0001-5990-7123РахадиловБ. К.RakhadilovБ.

Бауыржан Корабаевич Рахадилов – PhD, Проректор по научной работе,

070000, г. Усть-Каменогорск

Bauyrzhan Korabaevich Rakhadilov – PhD, Vice-rector on scientific work,

Ust-Kamenogorsk 070000

rakhadilovb@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5166-4761КусаиновР. К.KussainovР.

Ринат Кенжеевич Кусаинов – руководитель центра, 

071412, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Rinat Kussainov – Head of the Engineering Center,

Shakarim University of Semey, Semey 071412

rinat.k.kus@mail.ruБақытЖ. Ә.BakytZh.

Жанел Әділжанқызы Бақыт – младший научный сотрудник,

071412, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Zhanel Bakyt – junior researcher,

Shakarim University of Semey, Semey 071412

bakytzhanel@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0005-1953-316XБайжанД. Р.BaizhanD.

Дарын Рашитұлы Байжан – докторант специальности «Техническая физика»,

071412, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Daryn Baizhan – doctoral student of «Technical Physics»,

Shakarim University of Semey, Semey 071412

bakytzhanel@gmail.comҚадырболатН. Е.KadyrbolatN.

Нұрлат Ерболұлы Қадырболат – студент специальности «Теплоэнергетика»,

071412, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Nurlat Kadyrbolat – student of «Heat power engineering»,

Shakarim University of Semey, Semey 071412

ersinnur44@gmail.comТОО «Plasma Science»КазахстанPlasma Science LLPKazakhstanИнжиниринговый центр «Упрочняющие технологий и покрытия», Университет имени Шакарима города СемейКазахстанEngineering Center «Strengthening Technologies and Coatings», Shakarim University of SemeyKazakhstan20242709202403(15)388397Copyright © Рахадилов Б.К., Кусаинов Р.К., Бақыт Ж.Ә., Байжан Д.Р., Қадырболат Н.Е., 20242024Рахадилов Б.К., Кусаинов Р.К., Бақыт Ж.Ә., Байжан Д.Р., Қадырболат Н.Е.Rakhadilov Б., Kussainov Р., Bakyt Z., Baizhan D., Kadyrbolat N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1340

В статье рассмотрено влияние электролитно-плазменного упрочнения на износостойкость и коррозионную стойкость сталей 45 и 65Г, которые используются в производстве деталей сельскохозяйственной техники. Представленные результаты показывают улучшение поверхностных свойств стали за счет использования электролитно-плазменного упрочнения. Данная технология обеспечивает быстрый нагрев и охлаждение, что способствует образованию мелкозернистого и упрочненного поверхностного слоя, о чем свидетельствуют микроструктурные исследования, проведенные с помощью оптического металлографического микроскопа. Трибологические испытания показали улучшение износостойкости после электролитно-плазменного упрочнения: для стали 45 объем износа составил 3,03×10-4 мм³, а для образца из стали 65Г – 6,17×10-5 мм³, что соответственно на 7 и 4.5 раза меньше, чем объем износа для исходных образцов. Анализ поляризационных кривых показал, что плотность коррозионного тока уменьшилась по сравнению с исходным образцом. Для образцов сталей 45 и 65 Г после трех циклов электролитно-плазменного упрочнения плотности коррозионного тока составили 6,87×10-6 А/см² и 1,61×10-7 А/см² соответственно, также был отмечен сдвиг коррозионного потенциала в сторону более положительных значений, что указывает на увеличение коррозионной стойкости. Результаты исследования демонстрируют значительные улучшения трибологических и коррозионных характеристик сталей 45 и 65Г после электролитно-плазменного упрочнения, что представляет ценные данные для производственного применения.

The article examines the effect of electrolytic plasma hardening on the wear resistance and corrosion resistance of steels 45 and 65G, which are used in the production of agricultural machinery components. The presented results demonstrate the improvement of the surface properties of steel through the application of electrolytic plasma hardening. This technology provides rapid heating and cooling, which contributes to the formation of a fine-grained and hardened surface layer, as evidenced by microstructural studies conducted using an optical metallographic microscope. Tribological tests showed an improvement in wear resistance after electrolytic plasma hardening: the wear volume for steel 45 was 3,03×10-4 mm³, and for steel 65G it was 6,17×10-5 mm³, which is 7 and 4,5 times less than the wear volume for the initial samples, respectively. The analysis of polarization curves showed that the corrosion current density decreased compared to the initial sample. For steel samples 45 and 65G after three cycles of electrolytic plasma hardening, the corrosion current densities were 6,87×10^-6 A/cm² and 1,61×10^-7 A/cm², respectively. Additionally, a shift in the corrosion potential towards more positive values was noted, indicating an increase in corrosion resistance. The results of the study demonstrate significant improvements in the tribological and corrosion properties of steels 45 and 65G after electrolytic plasma hardening, providing valuable data for industrial applications.

электролитно-плазменное упрочнениезакалкасталь 45сталь 65Гизносостойкостькоррозионная стойкостьтрибологиямикроструктураElectrolytic plasma hardeningquenchingsteel 45steel 65Gwear resistancecorrosion resistancetribologymicrostructureThis research has been funded by the Science Committee of the Ministry of Science and Higher Education of the Republic of Kazakhstan (Grant No. AP13068365)ReferencesBartenev I.M. Iznashivayushchaya sposobnost' pochv i ee vliyanie na dolgovechnost' rabochih organov pochvoobrabatyvayushchih mashin / I.M. Bartenev, E.V. Pozdnyakov // Lesotekhnicheskij zhurnal. – 2013. – № 3(11). – S. 114-123. (In Russian).Bartenev I.M. Iznashivayushchaya sposobnost' pochv i ee vliyanie na dolgovechnost' rabochih organov pochvoobrabatyvayushchih mashin / I.M. Bartenev, E.V. Pozdnyakov // Lesotekhnicheskij zhurnal. – 2013. – № 3(11). – S. 114-123. (In Russian).Uspenskij I.A. Zashchita sel'skohozyajstvennoj tekhniki ot korrozii i iznosa s primeneniem nanotekhnologij / I.A. Uspenskij, G.K. Rembalovich, T.E. Hrapova // Aktual'nye voprosy transporta i mekhanizacii v sel'skom hozyajstve. – 2023. – S. 205-209. (In Russian).Uspenskij I.A. Zashchita sel'skohozyajstvennoj tekhniki ot korrozii i iznosa s primeneniem nanotekhnologij / I.A. Uspenskij, G.K. Rembalovich, T.E. Hrapova // Aktual'nye voprosy transporta i mekhanizacii v sel'skom hozyajstve. – 2023. – S. 205-209. (In Russian).Mamed"yarova I.F. Korroziya stali v pochve / Mamed"yarova I.F., Selimhanova D.G. // Azerbaijan Chemical Journal. – 2014. – № 2. – S. 82-87. (In Russian).Mamed"yarova I.F. Korroziya stali v pochve / Mamed"yarova I.F., Selimhanova D.G. // Azerbaijan Chemical Journal. – 2014. – № 2. – S. 82-87. (In Russian).Nasr G.E.M. Agricultural machinery corrosion / G.E.M. Nasr, Z.A. Hamid, M. Refai // Introduction to Corrosion-Basics and Advances. – IntechOpen, 2023. (In English).Nasr G.E.M. Agricultural machinery corrosion / G.E.M. Nasr, Z.A. Hamid, M. Refai // Introduction to Corrosion-Basics and Advances. – IntechOpen, 2023. (In English).Fedotov I.D. Klassifikaciya korrozii detalej sel'skohozyajstvennyh mashin / I.D. Fedotov // V mire nauchnyh otkrytij. – 2019. – S. 406-409. (In Russian).Fedotov I.D. Klassifikaciya korrozii detalej sel'skohozyajstvennyh mashin / I.D. Fedotov // V mire nauchnyh otkrytij. – 2019. – S. 406-409. (In Russian).Vosstanovlenie sel'skohozyajstvennoj tekhniki i oborudovaniya gal'vanicheskimi pokrytiyami na osnove zheleza / S.D. Polishchuk i dr. // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta im. PA Kostycheva. – 2019. – № 3(43). – S. 130-136. (In Russian).Vosstanovlenie sel'skohozyajstvennoj tekhniki i oborudovaniya gal'vanicheskimi pokrytiyami na osnove zheleza / S.D. Polishchuk i dr. // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta im. PA Kostycheva. – 2019. – № 3(43). – S. 130-136. (In Russian).Smotryakov D.A. Iznos strel'chatyh lap pochvoobrabatyvayushchej tekhniki / D.A. Smotryakov // Agrarnye konferencii. – Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya Saratovskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet imeni NI Vavilova. – 2020. – № 5. – S. 27-32. (In Russian).Smotryakov D.A. Iznos strel'chatyh lap pochvoobrabatyvayushchej tekhniki / D.A. Smotryakov // Agrarnye konferencii. – Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya Saratovskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet imeni NI Vavilova. – 2020. – № 5. – S. 27-32. (In Russian).Konyaeva N.I. K obzoru sposobov vosstanovleniya iznoshennyh organov pochvoobrabatyvayushchih mashin / N.I. Konyaeva, N.V. Konyaev // Sovremennye materialy, tekhnika i tekhnologii. – 2023. – № 1(46). – S. 60-65. (In Russian).Konyaeva N.I. K obzoru sposobov vosstanovleniya iznoshennyh organov pochvoobrabatyvayushchih mashin / N.I. Konyaeva, N.V. Konyaev // Sovremennye materialy, tekhnika i tekhnologii. – 2023. – № 1(46). – S. 60-65. (In Russian).Shkurin I.G. Formirovanie iznosostojkogo pokrytiya na poverhnosti rabochih organov gazotermicheskim napyleniem / I.G. Shkurin, YU.A. SHkurina // Nauchnyj zhurnal molodyh uchenyh. – 2018. – № 3(12). – S. 42-45. (In Russian).Shkurin I.G. Formirovanie iznosostojkogo pokrytiya na poverhnosti rabochih organov gazotermicheskim napyleniem / I.G. Shkurin, YU.A. SHkurina // Nauchnyj zhurnal molodyh uchenyh. – 2018. – № 3(12). – S. 42-45. (In Russian).Bobanova ZH.I. Iznosostojkie gal'vanicheskie pokrytiya na osnove splavov zheleza / ZH.I. Bobanova, S.P. Sidel'nikova, D.M. Kroitoru // Elektronnaya obrabotka materialov. – 2004. – № 1. – S. 18-24. (In Russian).Bobanova ZH.I. Iznosostojkie gal'vanicheskie pokrytiya na osnove splavov zheleza / ZH.I. Bobanova, S.P. Sidel'nikova, D.M. Kroitoru // Elektronnaya obrabotka materialov. – 2004. – № 1. – S. 18-24. (In Russian).Novye materialy i tekhnologii naneseniya tverdosplavnyh pokrytij dlya detalej pochvoobrabatyvayushchih mashin / A.YU. Izmajlov i dr. // Vestnik rossijskoj sel'skohozyajstvennoj nauki. – 2016. – № 2. – S. 66-69. (In Russian).Novye materialy i tekhnologii naneseniya tverdosplavnyh pokrytij dlya detalej pochvoobrabatyvayushchih mashin / A.YU. Izmajlov i dr. // Vestnik rossijskoj sel'skohozyajstvennoj nauki. – 2016. – № 2. – S. 66-69. (In Russian).Lyalyakin V.P. Sostoyanie i perspektiva uprochneniya i vosstanovleniya detalej pochvoobrabatyvayushchih mashin svarochno-naplavochnymi metodam / V.P. Lyalyakin, S.A. Solov'ev, V.F. Aulov // Trudy GOSNITI. – 2014. – T. 115. – S. 96-104. (In Russian).Lyalyakin V.P. Sostoyanie i perspektiva uprochneniya i vosstanovleniya detalej pochvoobrabatyvayushchih mashin svarochno-naplavochnymi metodam / V.P. Lyalyakin, S.A. Solov'ev, V.F. Aulov // Trudy GOSNITI. – 2014. – T. 115. – S. 96-104. (In Russian).Enhancement of wear and corrosion resistance in medium carbon steel by plasma electrolytic nitriding and polishing / S.A. Kusmanov et al. // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2019. – Т. 28. – S. 5425-5432. (In Russian).Enhancement of wear and corrosion resistance in medium carbon steel by plasma electrolytic nitriding and polishing / S.A. Kusmanov et al. // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2019. – Т. 28. – S. 5425-5432. (In Russian).Anode plasma electrolytic nitrohardening of medium carbon steel / S.A. Kusmanov et al // Surface and Coatings Technology. – 2015. – Т. 269. – Р. 308-313. (In English).Anode plasma electrolytic nitrohardening of medium carbon steel / S.A. Kusmanov et al // Surface and Coatings Technology. – 2015. – Т. 269. – Р. 308-313. (In English).Malyshev V.N. Oil and gas steels surface hardening investigation by anodic plasma electrolytic treatment / V.N. Malyshev // Chemical Engineering and Processing-Process Intensification. – 2022. – Т. 179. – Р. 109055. (In English).Malyshev V.N. Oil and gas steels surface hardening investigation by anodic plasma electrolytic treatment / V.N. Malyshev // Chemical Engineering and Processing-Process Intensification. – 2022. – Т. 179. – Р. 109055. (In English).Belkin P.N. Plasma electrolytic hardening of steels / P.N. Belkin, S.A. Kusmanov // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. – 2016. – Т. 52. – Р. 531-546. (In English).Belkin P.N. Plasma electrolytic hardening of steels / P.N. Belkin, S.A. Kusmanov // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. – 2016. – Т. 52. – Р. 531-546. (In English).Wear and corrosion resistance of laser surface hardened structural steel / D.I. Pantelis et al // Surface and Coatings Technology. – 2002. – Т. 161, № 2-3. – Р. 125-134. (In English).Wear and corrosion resistance of laser surface hardened structural steel / D.I. Pantelis et al // Surface and Coatings Technology. – 2002. – Т. 161, № 2-3. – Р. 125-134. (In English).Isfahany A.N. The effect of heat treatment on mechanical properties and corrosion behavior of AISI420 martensitic stainless steel / A.N. Isfahany, H. Saghafian, G. Borhani // Journal of alloys and compounds. – 2011. – Т. 509, № 9. – Р. 3931-3936. (In English).Isfahany A.N. The effect of heat treatment on mechanical properties and corrosion behavior of AISI420 martensitic stainless steel / A.N. Isfahany, H. Saghafian, G. Borhani // Journal of alloys and compounds. – 2011. – Т. 509, № 9. – Р. 3931-3936. (In English).Al-Quran F.M.F. Effects of the Heat Treatment on Corrosion Resistance and Microhardness of Alloy Steel / F.M.F. Al-Quran, H.I. Al-Itawi // European Journal of Scientific Research. – 2010. – Т. 39, № 2. – Р. 251-256. (In English).Al-Quran F.M.F. Effects of the Heat Treatment on Corrosion Resistance and Microhardness of Alloy Steel / F.M.F. Al-Quran, H.I. Al-Itawi // European Journal of Scientific Research. – 2010. – Т. 39, № 2. – Р. 251-256. (In English).Rahadilov B.K. Povyshenie iznosostojkosti detalej avtoscepnogo ustrojstva elektrolitnoplazmennoj poverhnostnoj zakalkoj / B.K. Rahadilov, E. Kyzyrhan, L.G. Zhurerova // Vestnik Vostochno-Kazahstanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. D. Serikbaeva. – 2016. – № 3. – S. 117-121. (In Russian).Rahadilov B.K. Povyshenie iznosostojkosti detalej avtoscepnogo ustrojstva elektrolitnoplazmennoj poverhnostnoj zakalkoj / B.K. Rahadilov, E. Kyzyrhan, L.G. Zhurerova // Vestnik Vostochno-Kazahstanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. D. Serikbaeva. – 2016. – № 3. – S. 117-121. (In Russian).Vliyanie elektrolitno-plazmennogo uprochneniya poverhnosti na strukturu i svojstva stali 40HN / G.M. Toktarbaeva i dr. // Vestnik Vostochno-Kazahstanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. D. Serikbaeva Uchrediteli: Vostochno-Kazahstanskij tekhnicheskij universitet im. D. Serikbaeva. – 2020. – № 1. – S. 199-204. (In Russian).Vliyanie elektrolitno-plazmennogo uprochneniya poverhnosti na strukturu i svojstva stali 40HN / G.M. Toktarbaeva i dr. // Vestnik Vostochno-Kazahstanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. D. Serikbaeva Uchrediteli: Vostochno-Kazahstanskij tekhnicheskij universitet im. D. Serikbaeva. – 2020. – № 1. – S. 199-204. (In Russian).Investigation of changes in phase composition and tribological properties of 65G steel during electrolyte-plasma hardening / B.K. Rakhadilov et al // Bulletin of the Karaganda University «Physics Series». – 2023. – Т. 111, № 3. – S. 119-127. (In Russian).Investigation of changes in phase composition and tribological properties of 65G steel during electrolyte-plasma hardening / B.K. Rakhadilov et al // Bulletin of the Karaganda University «Physics Series». – 2023. – Т. 111, № 3. – S. 119-127. (In Russian).Functional surface layer strengthening and wear resistance increasing of a low carbon steel by electrolytic-plasma processing / K. Kombayev et al // Strojniški vestnik-Journal of Mechanical Engineering. – 2022. – Т. 68, № 9. – S. 542-551. (In Russian).Functional surface layer strengthening and wear resistance increasing of a low carbon steel by electrolytic-plasma processing / K. Kombayev et al // Strojniški vestnik-Journal of Mechanical Engineering. – 2022. – Т. 68, № 9. – S. 542-551. (In Russian).Application of electrolytic plasma process in surface improvement of metals: a review / Jumbad V.R. et al // Letters in Applied NanoBioScience. – 2020. – Т. 9, № 3. – S. 1249-1262. (In Russian).Application of electrolytic plasma process in surface improvement of metals: a review / Jumbad V.R. et al // Letters in Applied NanoBioScience. – 2020. – Т. 9, № 3. – S. 1249-1262. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.