kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2025-3(19)-20kaz44-1897Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕ И МЕХАНИКА (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)MECHANICAL ENGINEERING AND MECHANICS (ORIGINAL ARTICLE)ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СТАЛИ 20ГЛ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОЙ ЗАКАЛКИIMPROVING THE PERFORMANCE PROPERTIES OF 20GL STEEL BY ELECTROLYTIC PLASMA HARDENINGБурешС. И.BureshS.

Сергей Игоревич Буреш – магистрант кафедры «Технологическое оборудование»

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Sergey Buresh – Master's student, Department of Technological Equipment

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka St., 20A

buresh2002@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0245-7904ЛобасенкоБ. А.LobasenkoB. A.

Борис Анатольевич Лобасенко – доктор технических наук, профессор

650000, Россия, Кемерово, ул. Красная, д. 6

Boris Lobasenko – doctor of technical sciences, professor

650000, Russian Federation, Kemerovo, 6 Krasnaya Street

АбдиловаГ. Б.AbdilovaG.

Галия Бекеновна Абдилова – кандидат технических наук, ассоциированный профессор, заведующий кафедрой «Технологическое оборудование»

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Galiya Abdilova – PhD, Associate Professor, Head of the Department of Technological Equipment

 071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka St., 20A 

tech_equipment_dept@shakarim.kzКусаиновР. К.KusainovR.

Ринат Кенжеевич Кусаинов – руководитель центра; Инжиниринговый центр «Упрочняющие технологии и покрытия» города Семей

 071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А 

Rinat Kusainov – Head of the Center; Engineering Center «Strengthening Technologies and Coatings» of Semey

 071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka St., 20A 

mms.research.semey@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0830-5007МуратбаевА. М.MuratbayevA.

Алибек Манарбекович Муратбаев – PhD, старший преподаватель кафедры «Технологическое оборудование»

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Alibek Muratbayev – PhD, Senior Lecturer of the department «Technological equipment»

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka St., 20A

great_mister@mail.ruШәкарім университетКазахстанShakarim UniversityKazakhstanКемеровский государственный университетРоссияKemerovo State UniversityRussian Federation20250311202503(19)183197Copyright © Буреш С.И., Лобасенко Б.А., Абдилова Г.Б., Кусаинов Р.К., Муратбаев А.М., 20252025Буреш С.И., Лобасенко Б.А., Абдилова Г.Б., Кусаинов Р.К., Муратбаев А.М.Buresh S., Lobasenko B.A., Abdilova G., Kusainov R., Muratbayev A.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/1897

В статье исследуется влияние электролитно-плазменной закалки (ЭПЗ) на свойства стали 20ГЛ. Работа направлена на решение важной для машиностроения и строительной отрасли проблемы – повышение эксплуатационного ресурса деталей из литой стали 20ГЛ за счёт применения высокоэффективного и сравнительно нового метода электролитно-плазменной закалки. Экспериментально определены режимы обработки, повышающие микротвердость и коррозионную стойкость материала. Установлено, что ЭПЗ способствует формированию мелкозернистой структуры и оксидной плёнки, улучшая характеристики поверхности. Представлены сравнительные данные по структуре и свойствам образцов при разных режимах ЭПЗ. Определен оптимальный режим закалки (напряжение ~300 В, время выдержки 8-10 с) является рациональным выбором для литых деталей из стали 20 ГЛ, обеспечивая баланс между достижением высоких параметров твёрдости и сравнительно малым увеличением коррозионной активности. Метод ЭПЗ показал высокую применимость в промышленности как альтернатива традиционной термообработке. Результаты исследования позволят усовершенствовать методы термической обработки стали 20 ГЛ, что будет способствовать повышению эксплуатационных характеристик материалов, используемых в машиностроении, транспортном оборудовании и смежных отраслях. Применение электролитно-плазменной закалки может сократить время и энергозатраты на обработку стали и повысить эффективность самого процесса.

The article studies the effect of electrolytic plasma hardening (EPH) on the properties of 20GL steel. The work is aimed at solving an important problem for mechanical engineering and construction industries - increasing the service life of parts made of 20GL cast steel through the use of a highly efficient and relatively new method of electrolytic plasma hardening. The processing modes that increase the microhardness and corrosion resistance of the material are experimentally determined. It is found that EPH promotes the formation of a fine-grained structure and oxide film, improving the surface characteristics. Comparative data on the structure and properties of samples under different EPH modes are presented. The optimal hardening mode (voltage ~300 V, holding time 8-10 s) is a rational choice for cast parts made of 20GL steel, providing a balance between achieving high hardness parameters and a relatively small increase in corrosion activity. The EPH method has shown high applicability in industry as an alternative to traditional heat treatment. The results of the study will improve the methods of heat treatment of 20GL steel, which will contribute to the improvement of the performance characteristics of materials used in mechanical engineering, transport equipment and related industries. The use of electrolytic plasma hardening can reduce the time and energy costs of steel processing and increase the efficiency of the process itself.

сталь 20ГЛэлектролитно-плазменная закалкамикротвердостькоррозионная стойкостьмикроструктураэкономическая эффективность20GL steelelectrolytic plasma hardeningmicrohardnesscorrosion resistancemicrostructureeconomic efficiencyReferencesСовременные методы упрочняющей обработки поверхностей сталей / Ж.Т. Байжан и др. // Вестник Кокшетауского университета им. Ш. Уалиханова. – 2021. – [Электронный ресурс]. – URL: https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1369 (дата обращения: 01.02.2025).Sovremennye metody uprochnyayushchei obrabotki poverkhnostei stalei / ZH.T. Baizhan i dr. // Vestnik Kokshetauskogo universiteta im. SH. Ualikhanova. – 2021. – [Ehlektronnyi resurs]. – URL: https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1369 (data obrashcheniya: 01.02.2025). (In Russian).Сатбаева З.А. Структурообразование в легированных сталях при электролитно-плазменном поверхностном упрочнении: дис. PhD: 6D060400 / Сатбаева Зарина Аскарбековна; ВКУ им. С. Аманжолова; науч. конс. М.К. Кылышканов, Б.К. Рахадилов. – Усть-Каменогорск, 2024. – 119 с. [Электронный ресурс]. – URL: https://vku.edu.kz/wp-content/uploads/2024/04/ДИССЕРТАЦИЯ.pdf (дата обращения: 01.02.2025).Satbaeva Z.A. Strukturoobrazovanie v legirovannykh stalyakh pri ehlektrolitnoplazmennom poverkhnostnom uprochnenii: dis. PhD: 6D060400 / Satbaeva Zarina Askarbekovna; VKU im. S. Amanzholova; nauch. kons. M.K. Kylyshkanov, B.K. Rakhadilov. – Ust'-Kamenogorsk, 2024. – 119 s. [Ehlektronnyi resurs]. – URL: https://clck.ru/3Prgeq (data obrashcheniya: 01.02.2025). (In Russian).Ахметов Р.К. Электролитно-плазменное упрочнение деталей из сталей средней углеродистости / Р.К. Ахметов, А.А. Бейсенгалиев // Научный журнал НЯЦ РК. – 2023. – [Электронный ресурс]. – URL: https://journals.nnc.kz/jour/article/view/107 (дата обращения: 01.02.2025).Akhmetov R.K. Ehlektrolitno-plazmennoe uprochnenie detalei iz stalei srednei uglerodistosti / R.K. Akhmetov, A.A. Beisengaliev // Nauchnyi zhurnal NYATS RK. – 2023. – [Ehlektronnyi resurs]. – URL: https://journals.nnc.kz/jour/article/view/107 (data obrashcheniya: 01.02.2025). (In Russian).Самотугин С.С. Влияние режима предварительной объёмной закалки на свойства инструментальных сталей при плазменном упрочнении / С.С. Самотугин, О.Ю. Нестеров, Т.А. Кирицева // CyberLeninka: электронная библиотека научных статей. – 2017. – [Электронный ресурс]. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-rezhima-predvaritelnoy-obemnoy-zakalkina-svoystva-instrumentalnyh-staley-pri-plazmennom-uprochnenii.Samotugin S.S. Vliyanie rezhima predvaritel'noi ob"emnoi zakalki na svoistva instrumental'nykh stalei pri plazmennom uprochnenii / S.S. Samotugin, O.YU. Nesterov, T.A. Kiritseva // CyberLeninka: ehlektronnaya biblioteka nauchnykh statei. – 2017. – [Ehlektronnyi resurs]. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-rezhima-predvaritelnoy-obemnoy-zakalki-na-svoystvainstrumentalnyh-staley-pri-plazmennom-uprochnenii. (In Russian).Смагулов А.А. Технологические особенности электролитно-плазменной закалки машиностроительных деталей / А.А. Смагулов, М.К. Сейтимов, А.К. Кусайынов // Известия вузов. Машиностроение. – 2022. – № 6. – С. 15-21.Smagulov A.A. Tekhnologicheskie osobennosti ehlektrolitno-plazmennoi zakalki mashinostroitel'nykh detalei / A.A. Smagulov, M.K. Seitimov, A.K. Kusaiynov // Izvestiya vuzov. Mashinostroenie. – 2022. – № 6. – S. 15-21. (In Russian).Satbaeva Z.A. Improvement of corrosion and wear properties of carbon steels by plasma electrolysis / Z.A. Satbaeva, A.V. Yakovlev // Surface Engineering. – 2020. – Vol. 36(5). – P. 421-429.Satbaeva Z.A. Improvement of corrosion and wear properties of carbon steels by plasma electrolysis / Z.A. Satbaeva, A.V. Yakovlev // Surface Engineering. – 2020. – Vol. 36(5). – P. 421-429. (In English).Рахадилов Б.К. Электролитно-плазменное упрочнение стали 20ГЛ: структура и свойства / Б.К. Рахадилов, М.Д. Асин, М.С. Жусупханов // Материалы международной научной конференции. – 2022. – С. 55-62.Rakhadilov B.K. Ehlektrolitno-plazmennoe uprochnenie stali 20GL: struktura i svoistva / B.K. Rakhadilov, M.D. Asin, M.S. Zhusupkhanov // Materialy mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii. – 2022. – S. 55-62. (In Russian).Федоров Е.А. Оценка износостойкости электролитно-плазменных покрытий на литой стали / Е.А. Федоров, Н.В. Токарев, В.П. Боброва // Трение и износ. – 2019. – № 2. – С. 78-84.Fedorov E.A. Otsenka iznosostoikosti ehlektrolitno-plazmennykh pokrytii na litoi stali / E.A. Fedorov, N.V. Tokarev, V.P. Bobrova // Trenie i iznos. – 2019. – № 2. – S. 78-84. (In Russian).Amrenova A.K. Electrophysical parameters of plasma-electrolytic treatment of low-alloy steels / A.K. Amrenova, A.B. Daulet, B.K. Sarmanov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2021. – Vol. 1026. – P. 12-18.Amrenova A.K. Electrophysical parameters of plasma-electrolytic treatment of low-alloy steels / A.K. Amrenova, A.B. Daulet, B.K. Sarmanov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2021. – Vol. 1026. – P. 12-18. (In English).The impact of technological parameters of electrolytic-plasma treatment on the mechanotribological properties of steel 45 / M.R. Bayati et al // AIMS Materials Science. – 2024. – 11(4). – P. 666-683.The impact of technological parameters of electrolytic-plasma treatment on the mechanotribological properties of steel 45 / M.R. Bayati et al // AIMS Materials Science. – 2024. – 11(4). – P. 666-683. (In English).The cathodic electrolytic plasma hardening of the 20Cr2Ni4A chromium–nickel steel / B.K. Rakhadilov et al // J. Mater. Res. Technol. – 2020. – № 9(4). – P. 6969-6976.The cathodic electrolytic plasma hardening of the 20Cr2Ni4A chromium–nickel steel / B.K. Rakhadilov et al // J. Mater. Res. Technol. – 2020. – № 9(4). – P. 6969-6976. (In English).Tyurin Yu.N. Specific features of electrolytic-plasma quenching / Yu.N. Tyurin, A.D. Pogrebnyak // Technical Physics. – 2002. – № 47(11). – P. 1463-1464.Tyurin Yu.N. Specific features of electrolytic-plasma quenching / Yu.N. Tyurin, A.D. Pogrebnyak // Technical Physics. – 2002. – № 47(11). – P. 1463-1464. (In English).Oxy-nitriding AISI 304 stainless steel by plasma electrolytic surface saturation / H. Pérez et al // Metals. – 2023. – № 13(2). – Art. 309.Oxy-nitriding AISI 304 stainless steel by plasma electrolytic surface saturation / H. Pérez et al // Metals. – 2023. – № 13(2). – Art. 309. (In English).Electrolytic plasma processing – an innovative treatment for surface modification of 304 stainless steel / W. Gui et al // Sci. Rep. – 2017. – vol. 7, Art. 308.Electrolytic plasma processing – an innovative treatment for surface modification of 304 stainless steel / W. Gui et al // Sci. Rep. – 2017. – vol. 7, Art. 308. (In English).Low voltage environmentally friendly plasma electrolytic oxidation process for titanium alloys / F. Hou et al // Sci. Rep. – 2022. – vol. 12, Art. 6037.Low voltage environmentally friendly plasma electrolytic oxidation process for titanium alloys / F. Hou et al // Sci. Rep. – 2022. – vol. 12, Art. 6037. (In English).

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