ЭЛЕКТРОЛИТТІ-ПЛАЗМАЛЫҚ ЦЕМЕНТАЦИЯДАН КЕЙІН КОНСТРУКЦИЯЛЫҚ БОЛАТТАРДЫҢ ҚҰРЫЛЫМ-ФАЗАЛЫҚ ЖАҒДАЙЫ МЕН МЕХАНОТРИБОЛОГИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІН ЗЕРТТЕУ

Бұл жұмыста электролитті-плазмалық цементация (ЭПЦ) режимдерінің конструкциялық болаттардың құрылым-фазалық күйіне, микроқаттылығына және трибологиялық сипаттамаларына әсері зерттелді. ЭПЦ процесі 10 % кальциленген сода (Na₂CO₃) және 20 % карбамид (CO(NH₂)₂) ерітіндісінде, шамамен 950 °C температурада және 300 В кернеуде жүргізілді. Болат 20 үшін екі түрлі салқындату режимі қолданылды: электролиттегі табиғи салқындату және өңдеу аймағына электролит ағынын бағыттау арқылы жүзеге асырылатын белсенді соплалық салқындату. Ал 30ХГСА болаты үшін тек табиғи салқындату қолданылды. Құрылым морфологиясы мен фазалық құрамы рентгендік дифракциялық талдау, сканерлейтін электрондық микроскопия және оптикалық микроскопия арқылы зерттелді. Зерттеу нәтижелері ЭПЦ-дан кейінгі болаттардың микроқұрылымы айқын зоналық сипатқа ие екенін және негізінен мартенсит фазасымен бірге Fe₃C және Fe₇C₃ карбидті қосындыларынан тұратынын көрсетті. Модификацияланған қабаттың қимасы бойынша микроқаттылық FISCHERSCOPE HM2000 құрылғысы арқылы өлшенді. Трибологиялық сынақтар TRB3 құрылғысында «шар-диск» сызбасы бойынша, 10 Н қалыпты жүктемеде және 0,05 м/с сырғанау жылдамдығында, құрғақ үйкеліс жағдайында жүргізілді. Белсенді салқындату болат 20 үшін максималды микроқаттылықтың 430 HV дейін, ал болат 30ХГСА үшін 720 HV дейін артуына ықпал ететіні анықталды (бастапқы мәндері тиісінше 170 HV және шамамен 250 HV). Сондай-ақ, ЭПЦ-дан кейін үйкеліс коэффициентінің орта есеппен 25-30 % төмендегені байқалды. Алынған нәтижелер ЭПЦ-ның микроқаттылығы жоғары және трибологиялық қасиеттері жақсарған беріктендірілген қабаттарды қалыптастырудағы тиімділігін дәлелдейді және бұл әдістің ауыр механикалық және үйкеліс жүктемелері жағдайында жұмыс істейтін бөлшектерді өндіруде қолдануға әлеуеті бар екенін көрсетеді.

1. Study of the current state and technological capabilities of the method of electrolytic-plasma chemical-thermal treatment of steels / L.G. Sulyubaeva et al // Bulletin of the NNC RK. – 2023. – Vol. 3. – P. 182-191. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-3-182-191.

2. Pogrebnyak A.D. Electrolytic-plasma technology for coating and processing metals and alloys / A.D. Pogrebnyak, A.Sh. Kaverina, M.K. Kylyshkanov // Surface physical chemistry and protection of materials. – 2014. – Vol. 50, № 1. – P. 72-88.

3. Modification of the surface of 30KhGSA steel using electrolyte-plasma thermal cyclic hardening / B.K. Rakhadilov et al // NEW MATERIALS AND TECHNOLOGIES: POWDER METALLURGY, COMPOSITE MATERIALS, PROTECTIVE COATINGS, WELDING. – 2022. – P. 610-616.

4. Kulikov I., Vaschenko S., Kamenev A. Electrolyte-plasma treatment of materials. – Litres, 2022.

5. Analysis of thermal phenomena during jet focused electrolytic-plasma treatment / A.I. Popov et al // Global Energy. – 2016. – № 4(254). – P. 141-150.

6. Anodic electrolytic-plasma saturation of low-carbon steel with carbon, nitrogen, boron and sulfur / S.A. Kusmanov et al // Letters on materials. – 2015. – Vol. 5, № 1. – P. 35-38.

7. Belkin P.N. Plasma electrolytic saturation of steels with nitrogen and carbon / P.N. Belkin, A. Yerokhin, S.A. Kusmanov //Surface and Coatings Technology. – 2016. – Vol. 307. – P. 1194-1218.

8. Surface modification of chromium–nickel steel by electrolytic plasma nitriding method / Z. Satbayeva et al // Crystals. – 2024. – Vol. 14(9). – P. 759. https://doi.org/10.3390/cryst14090759.

9. Increasing the wear resistance of high-speed steels by electrolytic-plasma nitriding / М. Skakov et al // Bulletin of the Kazakh National University. Physical series. – 2014. – № 1. – P. 44-52.

10. Effect of electrolyte composition on the surface properties of titanium alloy VT6 during anodic electrolytic-plasma carburizing / M.R. Komissarova et al // Bulletin of higher educational institutions. Series «Chemistry and chemical technology». – 2016. – Vol. 59, № 11. – P. 100-105.

11. Modification of steel surface by cathodic cementation and anodic polishing under electrolysis plasma conditions / S.A. Kusmanov et al // Electronic processing of materials. – 2020. – Vol. 56(2). – P. 1-8.

12. Kulka M. Laser Surface Modification of Carburized and Borocarburized 15CrNi6 Steel. Mater / M. Kulka, A. Pertek // Charact. – 2007. – № 58. – Р. 461-470.

13. Belkin P.N. Electrolyte-plasma cementation of metals and alloys / P.N. Belkin, S.A. Kusmanov // Kostroma State University. – 2020. – № 56(5). – P. 40-74. https://doi.org/ 10.5281/zenodo.

14. Materials Science / F.K. Malygin et al. – 2015. – P. 110-114.

15. Burov S.V. Effect of temperature of anodic electrolyte-plasma carburizing on the complex of properties of steel 20 / S.V. Burov, L.V. Tabachnikova // Best research article 2020. – 2020. – P. 275-287.

16. Investigation on the effect of technological parameters of electrolyte-plasma cementation method on phase structure and mechanical properties of structural steel 20X / В. Rakhadilov et al // AIMS Materials Science. – 2023. – Vol. 10(5). – P. 934-947.