ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДИФФУЗИОННОЙ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ НА ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛИ 40Х

В этой статье рассмотрены влияния диффузионного электролитно-плазменного борирования на структуру и трибологические характеристики стали 40Х. Методами рентгеновской дифракции и сканирующей микроскопии были исследованы структурно-фазовый состав, а механические и трибологичекие свойства стали были оценены твердомером и трибометром. Были сравнены характеристики стали 40Х в исходном состоянии и после диффузионной электролитно-плазменной обработки с последующим удалением оксидов электрохимическим полированием. После диффузионной электролитно-плазменной обработки на рентгеновских дифрактограммах были обнаружены боридные фазы FeB и Fe₂B, которые подтверждают процесс диффузии. Так же было определено повышение микротвердости в 5 раз и снижение интенсивности изнашивания до 3 раз в зависимости от исходного состояния. Установлено, что морфология структуры после борирования имеет зональность, состоящяя из 3-зон: борированный слой, дифузионная зона и зона термического влияния. Данные исследования свидетельствует о перспективности использования диффузионной электролитно-плазменной обработки в машиностроении и обработке деталей горно-рудной промышленности.

1. Metal surface modification by plasma boronizing in a two-temperature-stage process / K.-S. Nam et al // Surface and Coatings Technology. – 2005. – № 197(1). – R. 51-55. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.10.099. (In English).

2. Belkin P.N. Elektrolitno-plazmennoe borirovanie staley i titanovykh splavov: Obzor [Electrolyteplasma boriding of steels and titanium alloys: A review] / P.N. Belkin, A.A. Karpov, A.S. Pavlenko // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. – 2022. – № 58(3). – R. 234-248. (In Russian).

3. Krivezhenko D.S. (2022). Razrabotka i issledovanie boridnykh pokrytii dlya uvelicheniya iznosostoykosti detaley iz stali. PhD Dissertation, MISIS, Moscow. (In Russian).

4. Malushin Y.T.I. Structural features and properties of boride coatings formed by electrolytic plasma processing / Y.T.I. Malushin // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. – 2020. – № 14(2). – R. 378-386. https://doi.org/10.1134/S102745102002019X. (In English).

5. Gunes I. An overview of boriding and recent developments in boride layer growth mechanisms / I. Gunes, F. Yildiz // Kovove Mater. – 2011. – № 49(2). – R. 95-102. (In English).

6. Kusmanov S.A. Teoreticheskie osnovy ehlektrolitno-plazmennogo nagreva i ego primenenie dlya diffuzionnogo nasyshcheniya metallov i splavov / S.A. Kusmanov, I.G. D'yakov, P.N. Belkin; Kostroma: Izd-vo Kostrom. gos. un-ta, 2017. – 420 s. (In Russian).

7. Medvedovski E. Wear and corrosion-resistant ceramic coatings for aggressive service conditions / E. Medvedovski // Surface and Coatings Technology. – 2015. – № 266. – R. 197-208. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.01.011. (In English).

8. Korzec M.D. Plasma Electrolytic Saturation with Boron in Steel Surfaces / M.D. Korzec, K. Dybowski // Surface and Coatings Technology. – 1994. – № 63(1). – R. 53-58. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(05)80006-1. (In English).

9. Pat. 10575. Respublika Kazakhstan. Sposob ehlektrolitno-plazmennogo borirovaniya stal'nykh izdelii v rasplave. / L.G. Sulyubaeva, N.E. Berdіmuratov, D.R. Baizhan, A.B. Nabioldina, Temіrlan Әlіmbekұly. Data reg.: 16.05.2025. (In Russian).

10. Ehlektrolitno-plazmennaya poverkhnostnaya zakalka nizkolegirovannykh stalei 65G i 20GL / B.K. Rakhadilov i dr. // Vestnik Karagandinskogo universiteta. – 2016. – № 4(84). – S. 8-13. (In Russian).

11. Rakhadilov B.K., Tabiyeva Y.Y., Uazyrkhanova G.K., Zhurerova L.G., Popova N.A. Effect of electrolyte-plasma surface hardening on structure wheel steel 2 // Bulletin of the Karaganda university. Physics series -2020. No.2(98) -P. 68-74 DOI 10.31489/2020Ph2/68-74. (In English).

12. Investigation of Changes in the Structural-Phase State and the Efficiency of Hardening of 30CrMnSiA Steel by the Method of Electrolytic Plasma Thermocyclic Surface Treatment / D. Baizhan et al // Coatings. – 2022. – V.12. https://doi.org/10.3390/coatings12111696. (In English).

13. Skakov M. Influence of Regimes Electrolytic Plasma Cementation on the Mechanical Properties of Steel 12Cr18Ni10Ti / M. Skakov, Sh. Kurbanbekov, M. Scheffler // Key Engineering Materials. – 2013. – V. 531-532. – P.173-177. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.531-532.173. (In English).

14. Change in high-temperature wear resistance of high-speed steel by plasma nitriding / B.K. Rakhadilov et al // Vestnik Karagandinskogo universiteta. – 2018. – № 3(91). – P. 59-65. (In English).

15. Dossett J.L. ASM handbook / J.L. Dossett, G.E. Totten // Heat Treating of Irons and Steels, ASM International, Materials Park, OH, USA. – 2014. – Vol. 4D. (In English).

16. Fazovye prevrashcheniya v stali 30KHGS pod deistviem ehlektrolitno-plazmennoi nitrotsementatsii / N.A. Popova i dr. // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. –2016. – № 1. – S. 60-70. (In English).

17. Skakov M.K. Tekhnologiya Plazmenno-Ehlektroliticheskogo Borirovaniya Poverkhnosti Stali 30KHGSA / M.K. Skakov, EH.G. Batyrbekov, L.G. Zhurerova // Vestnik KaZNTU. – 2015. – № 3. – S. 377-384. (In Russian).