ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПОДШИПНИКОВОЙ СТАЛИ ШХ15 МЕТОДОМ ПЛАЗМЕННОЙ ЗАКАЛКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ОБРАБОТКИ

В данной работе исследовано влияние плазменного упрочнения при различных условиях обработки на микроструктуру и трибологические свойства подшипниковой стали ШХ15. Показано, что плазменная обработка, основанная на локализованном высокоскоростном нагреве с последующей самозакалкой, обеспечивает формирование упрочнённого поверхностного слоя без применения жидких охлаждающих сред. Экспериментальные исследования проводились при варьировании тока плазменной дуги (120-140 А) и расхода плазмообразующего газа (0,2-0,25 л/мин). Полученные результаты показывают, что плазменная закалка приводит к формированию градиентной микроструктуры, состоящей из мартенсита, остаточного аустенита и перлита, с плавным переходом к исходной перлитной структуре. Максимальная микротвёрдость упрочнённого слоя достигает 700 HV при глубине до 250 мкм. Трибологические испытания по схеме «шарик-диск» показали, что после плазменной обработки коэффициент трения увеличивается, тогда как скорость износа снижается в 3-3,5 раза по сравнению с исходным состоянием. Полученные результаты свидетельствуют о значительном повышении износостойкости стали ШХ15 и подтверждают эффективность плазменного упрочнения как метода поверхностного упрочнения.

1. Safonov E.N. Plasma hardening of machine parts / E.N. Safonov. – Moscow; Berlin: DirectMedia, 2014. – 165 p.

2. Modification of the surface of 40Kh steel by electrolytic plasma hardening / Z. Sagdoldina et al // Metals. – 2022. – Vol. 12, № 12. – P. 2071.

3. Kuznetsov V.P. Friction surface hardening of steels using a rotating tool / V.P. Kuznetsov, V.V. Voropaev, A.S. Skorobogatov. – Ekaterinburg: Ural University Press, 2022. – 110 p.

4. Estimation of the influence of heat treatment modes using negative temperatures on the mechanical properties of ShKh15 steel / S.A. Zemlyakov et al // Part I: The influence of heat treatment modes on hardness, strength and toughness // Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia. – 2024. – Vol. 21, № 1. – P. 82-90.

5. Brover G.I. Surface hardening by concentrated energy flows / G.I. Brover, A.V. Brover. – Rostovon-Don: Don State Technical University, 2014.

6. Special steels / E.V. Bratkovsky et al. – Novotroitsk: NF NITU MISIS, 2013. – 87 p.

7. Bochnowski W. The influence of arc plasma treatment on the structure and microhardness of 100Cr6 bearing steel // Archives of Foundry Engineering. – 2010. – Vol. 10. – P. 19-22.

8. Tribological behaviour of microindented 100Cr6 steel surfaces in dry contact conditions / P. Guglielmi et al // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2024. – Vol. 133. – № 5. – P. 2381-2400.

9. ГОСТ 801-2022. Rolled products of bearing steel. Technical specifications. – Moscow: Russian Institute of Standardization, 2023. – 23 p.

10. Plasma immersion ion implantation of 100Cr6 ball bearing steel / C. Blawert et al // Surface and Coatings Technology. – 1996. – Vol. 83, № 1-3. – P. 228-234.

11. Barrow A.T.W. The ε→η→θ transition in 100Cr6 and its effect on mechanical properties / A.T.W. Barrow, J.-H. Kang, P.E.J. Rivera-Díaz-del-Castillo // Acta Materialia. – 2012. – Vol. 60, № 6-7. – P. 2805-2815.

12. Kang J.-H. Rolling contact fatigue in martensitic 100Cr6: Subsurface hardening and crack formation / J.-H. Kang, R.H. Vegter, P.E.J. Rivera-Díaz-del-Castillo // Materials Science and Engineering A. – 2014. – Vol. 607. – P. 328-333.

13. Rapidly quenched materials and coatings: Proceedings of the 20th International Scientific and Technical Conference, October 17-18, 2023, MAI. – Moscow: Probel-2000, 2023. – 372 p.

14. The analysis of structure change and tribomechanical properties of alloyed steel surfaces modified by diffusion electrolyte-plasma boriding method / L.G. Sulyubayeva et al // Bulletin of the Karaganda University. Physics Series. – 2025. – Vol. 1, № 117. – P. 68-76.

15. Application of electrolyte based on sodium carbonate for electrolyte-plasma surface hardening of Steel 45 / B. Rakhadilov et al // Bulletin of Shakarim University. Technical Sciences Series. – 2024. – Vol. 3, № 15. – P. 414-424.