Влияние концентрации глицерина на совокупность процессов окисления и восстановления поверхности деталей из малоуглеродистых сталей при анодной электролитно-плазменной цементации
DOI:
https://doi.org/10.54708/26587572_2026_82255Ключевые слова:
электролитно-плазменный нагрев, диффузионное насыщение, химико-термическая обработкаАннотация
В работе рассмотрено влияние концентрации глицерина в рабочем электролите на процессы, протекающие на поверхности обрабатываемого образца в ходе анодного электролитно-плазменного нагрева в растворах на основе хлорида аммония. Установлена зависимость изменения массы образца и средней силы тока в системе от концентрации глицерина в растворе, что позволило выделить 4 участка, на которых изменяется характер и соотношение протекающих на поверхности образца процессов. Утонение толщины поверхностного оксидного слоя связано с восстановлением оксидов железа продуктами высокотемпературного распада глицерина и интенсификации процесса растворения на первом участке. Образование рентгеноаморфного оксидного слоя связано с процессом металлизации поверхности в диапазоне концентраций глицерина. Показано, что рост микротвердости поверхностного слоя, связанный с образованием мартенсита закалки, начинается при концентрации глицерина в растворе не менее 0,4% (масс.) при температуре анода, равной 950 °С. Снижение интенсивности растворения образца при концентрациях глицерина более 5% (масс.) связано со снижением шероховатости поверхности.Библиографические ссылки
Kusmanov S.A., Smirnov A.A., Silkin S.A., Belkin P.N. Increasing wear and corrosion resistance of low-alloy steel by anode plasma electrolytic nitriding // Surface and Coatings Technology. 307, 1350–1356 (2016).
Kusmanov S.A., Kasatkina M.N., Dyakov I.G., Silkin S.A., Belkin P.N. Increasing the wear resistance of low-carbon steel by anodic electrolytic plasma nitriding // Questions of Materials Science. 1, 99–106 (2017). (In Russian) [Кусманов С.А., Касаткина М.Н., Дьяков И.Г., Силкин С.А., Белкин П.Н., Повышение износостойкости малоуглеродистой стали анодным электролитно-плазменным азотированием // Вопросы материаловедения. 1, 99–106 (2017)].
Kusmanov S.A., Smirnov A.A., Belkin P.N. Features of nitroquenching of medium-carbon steel during anodic electrolyte–plasma processing // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 52(1), 133–139 (2016).
Kusmanov S.A., Shadrin S.Yu., Belkin P.N., Carbon transfer from aqueous electrolytes to steel by anode plasma electrolytic carburizing // Surface and Coatings Technology. 258, 727–733 (2014).
Belkin. P.N., Kusmanov S.A. Plasma electrolytic boriding of steels and titanium alloys // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 55(1), 1–30 (2019).
Bejar M.A., Henriquez R. Surface hardening of steel by plasma-electrolysis boronizing // Materials and Design. 30, 1726–1728 (2009).
Mukhacheva T.L., Tambovsky I.V., Komarov A.O., Feklistova V.M., Kusmanov S.A. Increasing the wear resistance of U8A tool steel by plasma-electrolyte sulfidation // Electronic Processing of Materials. 61(5), 11–17 (2025). (In Russian) [Мухачева Т.Л., Тамбовский И.В., Комаров А.О., Феклистова В.М., Кусманов С.А., Повышение износостойкости инструментальной стали У8А плазменно-электролитным сульфидированием // Электронная обработка материалов. 61(5), 11–17 (2025)].
Mukhacheva T., Kusmanov S., Suminov I., Podrabinnik P., Khmyrov R. Grigoriev S. Increasing wear resistance of low-carbon steel by anodic plasma electrolytic sulfiding // Metals. 12, art. no. 1641 (2022).
Kusmanov S.A., Mukhacheva T.L., Tambovsky I.V., Crete B.L. Technological techniques and equipment for plasma-electrolyte chemical-thermal treatment. In: Adaptive materials and coatings for high-tech industries. Moscow: STANKIN Moscow State Technical University, 2024. 106–111. (In Russian) [Кусманов С.А., Мухачева Т.Л., Тамбовский И.В., Крит Б.Л. В кн.: Технологические приемы и оборудование плазменно-электролитной химико-термической обработки // Адаптивные материалы и покрытия для высокотехнологичных отраслей промышленности. Москва: МГТУ «СТАНКИН», 2024. 106–111].
Shadrin S.Yu, Belkin P.N., Tambovskiy I.V., Kusmanov S.A. Physical features of anodic plasma electrolytic carburising of low-carbon steels // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 40(2), 549–570 (2020).
Belkin P.N. Anodic electrochemical and thermal modification of metals and alloys based on iron and titanium // News of Higher Educational Institutions. Chemistry and Chemical Technology. 52, 65–69 (2009). (In Russian) [Белкин П.Н. Анодная электрохимико- термическая модификация металлов и сплавов на основе железа и титана // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 25, 65–69 (2009)].
Komissarova M.R., Dyakov I.G., Gladii Yu.P. Effect of regimes of anode plasma electrolytic carburizing on tribological properties of titanium alloy VT 20 // Materials Science Forum. 844, 133–140 (2016).
Belkin P.N., Kusmanov S.A. Dyakov I.G., Komissarova M.R., Parfenyuk V.I. Anode plasma electrolytic carburizing of commercial pure titanium // Surface and Coatings Technology. 307, 1303–1309 (2016).
Kusmanov S.A., Shadrin S.Yu., Belkin P.N. Carbon transfer from aqueous electrolytes to steel by anode plasma electrolytic carburizing // Surface and Coatings Technology. 258. 727–733 (2014).
Kusmanov S.A., Zhirov A.V., Dyakov I.G., Belkin P.N. Influence of the oxide layer on the characteristics of anodic cementation of low-carbon steels // Hardening technologies and coatings. 4(76), 15–21 (2011).
Belkin P.N., Dyakov I.G., Zhirov A.V., Kusmanov S.A., Mukhacheva T.L. Effect of compositions of active electrolytes on properties of anodic carburization // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 46(6), 715–720 (2010).
Zhirov A.V., Komarov A.O., Danilov V.V., Shorokhov S.A. Effect of glycerine concentration on dissolution and oxidation of mild steel during anodic cementation // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 48(3), 289–291 (2012).
Kusmanov S.A., Tambovskiy I.V., Mukhacheva T.L., Golubeva T.M., Shadrin S.Yu., Kusmanova I.A., Khmyrov R.S., Grigoriev S.N. Features of jet plasma electrolytic chemical-thermal treatment of low-carbon steel flat surface // Next Materials. 9, art.no. 101296 (2025). ISSN 2949-8228. https://doi.org/10.1016/j.nxmate.2025.101296.
Kusmanov S.A., Golubeva T.M., Mukhacheva T.L., Tambovskiy I.V., Shadrin S.Yu., Kusmanova I.A., Grigoriev S.N. Jet plasma electrolytic chemical-thermal treatment of a rotating workpiece // Surface and Coatings Technology. 513, art. no.132510 (2025). ISSN 0257-8972. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2025.132510.
Kusmanov S., Tambovskiy I., Silkin S., Nikiforov R., Belov R. Increasing the hardness and corrosion resistance of the surface of CP-Ti by plasma electrolytic nitrocarburising and polishing // Materials. 16, art. no. 1102 (2023).
Dyakov I.G., Shadrin S.Yu., Belkin P.N. Features of anode heating during electrolyte movement in free convection mode // Electronic Processing of Materials. 4, 9–13 (2004). (In Russian) [Дьяков И.Г., Шадрин С.Ю., Белкин П.Н. Особенности анодного нагрева при движении электролита в режиме свободной конвекции // Электронная обработка материалов. 4, 9–13 (2004)].
Zhirov A.V., Belkin P.N., Shadrin S.Y. Heat transfer in the anode region during electrolytic-plasma heating of a cylindrical sample // Engineering and Physics Journal. 4, 908–918 (2017). (In Russian) [Жиров А.В., Белкин П.Н., Шадрин С.Ю. Теплообмен в прианодной области при электролитно-плазменном нагреве цилиндрического образца // Инженерно-физический журнал. 4, 908–918 (2017)].
Ganchar V.I., Zgardan I.M., Dikusar A.I. Anodic dissolution of iron during electrolyte heating // Electronic Processing of Materials. 4, 69–77 (1994). (In Russian) [Ганчар В.И., Згардан И.М., Дикусар А.И. Анодное растворение железа в процессе электролитного нагрева // Электронная обработка материалов. 4, 69–77 (1994)].
Dyakov I.G., Naumov A.R. On the issue of electrochemical reactions during anodic heating in aqueous electrolytes based on ammonium chloride // Electronic Processing of Materials. 6, 4–9 (2006). (In Russian) [Дьяков И.Г., Наумов А.Р. К вопросу об электрохимических реакциях при анодном нагреве в водных электролитах на основе хлорида аммония // Электронная обработка материалов. 6, 4–9 (2006)].
Kusmanov S.A., Shadrin S.Yu., Belkin P.N. Carbon transfer from aqueous electrolytes to steel by anode plasma electrolytic carburizing // Surface and Coatings Technology. 258, 727–733 (2014).
Mirzoev R.A., Davydov A.D. Anodic processes of electrochemical and chemical processing of metals: study guide. St. Petersburg: Publishing House of the Polytechnic. University, 2013. 382 p. (In Russian) [Мирзоев Р.А, Давыдов А.Д. Анодные процессы электрохимической и химической обработки металлов: учеб. Пособие. СПб.: изд-во Политехн. ун-та, 2013. 382 с.].
Semenova I.V., Florianovich G.M., Khoroshilov A.V. Corrosion and corrosion protection / Ed. by I.V. Semenova. Moscow: Fizmatlit, 2002. 336 p. (In Russian) [Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. Коррозия и защита от коррозии / Под ред. И.В. Семеновой. М.: Физматлит, 2002. 336 с].
Pyrikov A.N., Zhak A.R., Borisov A.V. On the issue of carbon thermal reduction of magnetite superconcentrates // Izvestiya Vuzov. Ferrous Metallurgy. 1, 14–17 (1986). (In Russian) [Пыриков А.Н., Жак А.Р., Борисов А.В. К вопросу об углетермическом восстановлении магнетитовых суперконцентратов // Известия вузов. Черная металлургия. 1, 14–17 (1986)].
Kusmanov S.A., Dyakov I.G., Belkin P.N. Theoretical foundations of electrolyte-plasma heating and its application for diffusion saturation of metals and alloys: monograph. Kostroma: Publishing House of Kostroma State University, 2017. 420 p. (In Russian) [Кусманов С.А., Дьяков И.Г., Белкин П.Н. Теоретические основы электролитно-плазменного нагрева и его применение для диффузионного насыщения металлов и сплавов: моногр. Кострома: изд-во Костром. гос. ун-та, 2017. 420 с.].
