Experimental and Mathematical Modelling Investigation of Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) for Surface Hardening of 20Ch Steel

等离子体电解氧化 材料科学 硬化(计算) 表面硬化 电解质 冶金 等离子体 复合材料 硬度 化学 电极 物理 量子力学 物理化学 图层(电子)
作者
Kuat Kombayev,Fuad Khoshnaw,Gulzhaz Uazyrkhanova,G.Zh. Moldabayeva
出处
期刊:Materials [MDPI AG]
卷期号:17 (24): 6043-6043 被引量:3
标识
DOI:10.3390/ma17246043
摘要

This study aimed to develop an alternative surface hardening technique for low-carbon steel alloy type 20Ch using plasma electrolytic oxidation (PEO). The surface hardening of 20Ch alloy steel samples was achieved through PEO in a Na2CO3 electrolyte solution. Optimal processing parameters were determined experimentally by measuring voltage and applied current. Quenching was performed in the electrolyte stream, and plasma was ionised through excitation. A mathematical model based on thermal conductivity equations and regression analysis was developed to relate the key parameters of the hardening process. The results from both the experimental and mathematical models demonstrated that PEO significantly reduces hardening time compared to traditional methods. The microstructural images revealed the transformation of the coarse-grained pearlite–ferrite structure into quenched martensite. Vickers microhardness tests indicated a substantial increase in surface hardness after PEO treatment, compared to the untreated samples. The major advantages of PEO include lower energy consumption, high quenching rates, and the ability to perform localised surface treatments. These benefits contribute to overall cost reduction, making PEO a promising surface hardening method for various industrial applications.

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