«Тағам инженериясы және биотехнология», «Химиялық технология», "Техникалық физика және Жылу энергетикасы" және «Автоматтандыру және ақпараттық технологиялар» бағыттары бойынша үшінші нөмірге жарияланымдар қабылдау жабылды!

Прием публикаций на третий номер по направлениям «Пищевая инженерия и биотехнология», «Химическая технология», «Техническая физика и теплоэнергетика» и «Автоматизация и информационные технологии» закрыт!

Submissions for the third issue in the fields of “Food Engineering and Biotechnology”, “Chemical Technology”, "Technical physics and thermal power engineering" and “Automation and Information Technologies” are closed!

Preview

Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки

Расширенный поиск

КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОГО АЗОТИРОВАНИЯ АУСТЕНИТНОЙ-НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ

https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-4(20)-71

Аннотация

В настоящей работе проведено исследования спектральных характеристик электрического разряда в процессе электролитно-плазменном азотировании, структурные и фазовые изменения, происходящие в аустенитной нержавеющей стали. Обработка проводилась в электролите, содержащем 10% кальцинировання сода (Na₂CO₃), 20% карбамид (CO(NH₂)₂) и 3% аммоний хлорид (NH₄Cl) при температуре 550 °C в течение 10 минут. Эмиссионная спектроскопия показала присутствие активных форм азота (N₂⁺, N I), водорода (Hα) и кислорода (O I) в составе плазмы. Расчёт электронной плотности на основе уширения линии Hα серий Бальмера дал значение порядка 8.5 × 10¹⁸ см⁻³. Рентгенофазовый анализ выявил формирование нитридных фаз CrN и Fe₃N, а также твёрдого раствора азота в γ-Fe. Микроструктурные исследования с помощью РЭМ показали наличие трёхчленной структуры азотированного слоя: нитридной зоны, переходной области и исходный аустенитной матрицы. Энергодисперсионный рентгеновский анализ подтвердил наличие концентрационного градиента азота по глубине.

Об авторах

А. Мәулит
ТОО «Plasma Science»; Шәкәрім университет
Казахстан

Алмасбек Маулит – докторант, научный сотрудник 

Восточно-Казахстанский область, г. Усть-Каменогорск, ул. Гоголя, 7Г

Область Абай, г.Семей, ул. Глинки, 20 А



З. А. Сатбаева
ТОО «Plasma Science»; Шәкәрім университет
Казахстан

Зарина Аскарбековна Сатбаева – доктор PhD, Science professor исследовательской школы физических и химических наук; ведущий научный сотрудник ТОО
«PlasmaScience»

Восточно-Казахстанский область, г. Усть-Каменогорск, ул. Гоголя, 7Г

Область Абай, г.Семей, ул. Глинки, 20 А



Р. С. Кожанова
ТОО «Plasma Science»; Шәкәрім университет
Казахстан

Рауан Сабырбековна Кожанова – докторант; старший научный сотрудник

Восточно-Казахстанский область, г. Усть-Каменогорск, ул. Гоголя, 7Г

Область Абай, г.Семей, ул. Глинки, 20 А



Д. Р. Байжан
Шәкәрім университет
Казахстан

Дарын Рашидұлы Байжан – докторант

 Область Абай, г. Семей, ул. Глинки, 20 А 



А. С. Рүстемов
ТОО «Plasma Science»
Казахстан

Ануар Саятбекұлы Рүстемов – студент специальности «Техническая физика»; ВКТУ им. Д. Серикбаева, инженер 

Восточно-Казахстанский область, г. Усть-Каменогорск, ул. Гоголя, 7Г



Список литературы

1. Corrosion performance of cold deformed austenitic stainless steels for biomedical applications / M. Talha et al // Corrosion Reviews. – 2019. – Vol. 37, № 4. – P. 283-306. https://doi.org/10.1515/corrrev-2019-0004.

2. Narayan R.J. Medical application of stainless steels / R.J. Narayan // ASM Handbook. – 2012. – Vol. 23. – P. 199-210. https://doi.org/10.31399/asm.hb.v23.9781627081986.

3. Borgioli F. From austenitic stainless steel to expanded austenite-S phase: formation, characteristics and properties of an elusive metastable phase / F. Borgioli // Metals. – 2020. – Vol. 10, № 2. – P. 187. https://doi.org/10.3390/met10020187.

4. Borgioli F. Advances in low-temperature nitriding and carburizing of stainless steels and metallic materials: formation and properties / F. Borgioli, S. Adachi, T. Lindner // Metals. – 2024. – Vol. 14, № 10. – P. 1179. https://doi.org/10.3390/met14101179.

5. Enhanced plasma nitriding efficiency and properties by severe plastic deformation pretreatment for 316L austenitic stainless steel / Y. Lu et al // J. Mater. Res. Technol. – 2021. – Vol. 15. – P. 1742-1746. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.08.082.

6. Enhancement of wear resistance by sand blasting-assisted rapid plasma nitriding for 304 austenitic stainless steel / D. Li et al // Surf. Eng. – 2020. – Vol. 36. – P. 524-530. https://doi.org/10.1080/02670844.2019.1641953.

7. Stability of expanded austenite by gas nitriding process on austenitic stainless-steel material under low temperature conditions / T.L. Deepak et al // Mater. Today Proc. – 2020. – Vol. 27. – P. 1681-1684. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.03.571.

8. Hannula S.P. Surface structure and properties of ion-nitrided austenitic stainless steels / S.P. Hannula, P. Nenonen, J.P. Hirvonen // Thin Solid Films. – 1989. – Vol. 181. – P. 343-350. https://doi.org/10.1016/0040-6090(89)90502-6.

9. Borgioli F. Influence of surface morphology and roughness on water wetting properties of low temperature nitrided austenitic stainless steels / F. Borgioli, E. Galvanetto, T. Bacci // Mater. Charact. – 2014. – Vol. 95. – P. 278-284. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2014.07.006.

10. Wang L. Effect of nitriding time on the nitrided layer of AISI 304 austenitic stainless steel / L. Wang, S. Ji, J. Sun // Surf. Coat. Technol. – 2006. – Vol. 200. – P. 5067-5070. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.05.036.

11. Effect of alloying elements and low temperature plasma nitriding on corrosion resistance of stainless steel / Y. Liu et al // Materials. – 2022. – Vol. 15. – P. 6575. https://doi.org/10.3390/ma15196575.

12. The wear and corrosion properties of stainless steel nitrided by low-pressure plasma-arc source ion nitriding at low temperatures / W. Liang et al // Surf. Coat. Technol. – 2000. – Vol. 130. – P. 304-308. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(00)00713-1.

13. Flis J. Effect of low-temperature plasma nitriding on corrosion of 304L stainless steel in sulfate and chloride solutions / J. Flis, M. Kuczynska // J. Electrochem. Soc. – 2004. – Vol. 151. – P. B573. https://doi.org/10.1149/1.1801352.

14. Plasma electrolytic polishing effect on steel’s surface roughness after cathodic saturation with nitrogen and carbon / S.A. Kusmanov et al // Surf. Eng. Appl. Electrochem. – 2021. – Vol. 57. – P. 513-518. https://doi.org/10.3103/S1068375521050069.

15. Kozhanova R.S. Interaction model of low-temperature plasma with a steel surface during electrolyte plasma nitriding in an electrolyte based on carbamide / R.S. Kozhanova, B.K. Rakhadilov, W. Wieleba // Bull. Karaganda Univ. Phys. Ser. – 2020. – Vol. 100. – P. 39-48. https://doi.org/10.31489/2020ph4/39-48.

16. Generation of a nonequilibrium plasma in heterophase atmospheric-pressure gas-liquid media and demonstration of its sterilization ability / Y.S. Akishev et al // Plasma Phys. Rep. – 2006. – Vol. 32. – P. 1052-1061. https://doi.org/10.1134/S1063780X06120087.

17. Barinov Y.A. Discharge with a liquid nonmetallic cathode (tap water) in atmospheric-pressure air flow / Y.A. Barinov, S.M. Shkol’nik // Technical Physics. – 2016. – Vol. 61. – P. 1760-1763. https://doi.org/10.1134/S1063784216110049.

18. Certain features of multichannel discharge in a tube under atmospheric pressure / G.N.T.E. Samitova et al // High Temperature. – 2011. – Vol. 49. – P. 762-765. https://doi.org/10.1134/S0018151X11050208.

19. Spectral diagnostics of plasma discharge between a metal cathode and liquid anode / A.F. Gaisin et al // High Temperature. – 2017. – Vol. 55. – P. 457-460. https://doi.org/10.1134/S0018151X17030087.

20. Plasma-liquid recycling of metallic powder for 3D printing / A.F. Gaisin et al // Fiz. Khim. Obrab. Mater. – 2023. – № 1. – P. 37-44.

21. Electrical discharge between a metal cathode and a liquid non-metal anode / R.R. Kayumov et al // Plasma Phys. Rep. – 2024. – Vol. 50. – P. 115-121.

22. Electrolytic plasma nitriding of medium-carbon steel 45 for performance enhancement / Z. Satbayeva et al // Crystals. – 2024. – Vol. 14. – P. 895. https://doi.org/10.3390/cryst14100895.

23. NIST Atomic Spectra Database [Electronic resource]. – URL: https://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html (accessed: 22.03.2025).

24. Kielkopf J.F. Broadening of hydrogen lines / J.F. Kielkopf // J. Opt. Soc. Am. – 1973. – Vol. 63. – P. 987. https://doi.org/10.1364/JOSA.63.000987.

25. Kasabov G.A. Spectroscopic Tables for Low-Temperature Plasma / G.A. Kasabov, V.V. Eliseev. – Moscow: Atomizdat, 1973. – 240 p.


Рецензия

Для цитирования:


Мәулит А., Сатбаева З.А., Кожанова Р.С., Байжан Д.Р., Рүстемов А.С. КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОГО АЗОТИРОВАНИЯ АУСТЕНИТНОЙ-НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ. Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. 2025;1(4(20)):606-615. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-4(20)-71

For citation:


Maulit A., Satbayeva Z.A., Kozhanova R., Baizhan D., Rustemov A. THE EFFECT OF THE ELECTROLYTE COMPOSITION ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF STEEL 45 AFTER CATHODIC ELECTROLYTE-PLASMA NITRIDING. Bulletin of Shakarim University. Technical Sciences. 2025;1(4(20)):606-615. (In Kazakh) https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-4(20)-71

Просмотров: 188

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2788-7995 (Print)
ISSN 3006-0524 (Online)
X