Plasma Coating of Molybdenum High-Speed Steel: Structural Phase States and Properties

УДК 669.14.018.252

  • Алексей Борисович Юрьев Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк, Россия Email: rector@sibsiu.ru
  • Ирина Викторовна Баклушина Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк, Россия Email: baklushina_iv@sibsiu.ru
  • Юрий Федорович Иванов Институт сильноточной электроники СО РАН, Томск, Россия Email: yufi55@mail.ru
  • Игорь Юрьевич Литовченко Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия Email: litovchenko@spti.tsu.ru

Abstract

The paper studies the structure and mechanical and tribological properties of the plasma coated layer surface of molybdenum high-speed steel on a substrate of medium-carbon steel 30KhGSA in a nitrogen environment. It is found that the coated layer has a polycrystalline structure and contains eutectic interlayers. The eutectic grains are formed by alternating layers of Me23c6 or Me6c carbide and layers of the a-phase. There are monolithic inclusions of Me c or Me c carbides along the grain boundaries of the a-phase. The multiphase structure of the coated layer is represented by the a-phase (solid solution based on the bcc crystal lattice of Fe), у-phase (solid solution based on the fcc crystal lattice of Fe), carbides of complex composition Me23C6 and Me6C, and Fe2C iron carbide. The formation of the coated layer is accompanied by a martensitic у -> a transformation with the formation of a lamellar martensite structure. The nanohardness of the coated layer reaches 14 GPa, the Young's modulus is 257.9 GPa, the wear parameter is 2.04 10-6 mm3/N m, and the friction coefficient is 0.75.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Алексей Борисович Юрьев, Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк, Россия

доктор технических наук, профессор, ректор

Ирина Викторовна Баклушина, Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк, Россия

заместитель директора Института открытого образования

Юрий Федорович Иванов, Институт сильноточной электроники СО РАН, Томск, Россия

доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник

Игорь Юрьевич Литовченко, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия

доктор физико-математических наук, доцент, профессор кафедры физики металлов, старший научный сотрудник лаборатории физики структурных превращений

References

Kremnev L.S. From High-Speed Tungsten Steel to High-Temperature Molybdenum Steel: A Century of High-Speed Steel // Steel in Translation. 2009. Vol. 39. № 12. P. 1111-1118.

Громов В.Е., Чапайкин А.С., Невский С.А. Структура, свойства и модели наплавки быстрорежущей стали после отпуска и электронно-пучковой обработки. Новокузнецк: Полиграфист, 2024. 171 с.

Chaus A.S., Pokorny P, Caplovic E., et al. Complex fine-scale diffusion coating formed at low temperature on highspeed steel substrate // Applied Surface Science. 2018. Vol. 437. P. 257-270. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.12.173

Emelyushin A.N., Petrochenko E.V., Nefed'ev S.P Investigation of the structure and impact-abrasive resistance of coatings of the Fe-C-Cr-Mn-Si system, additionally alloyed with nitrogen // Welding International. 2013. Vol. 27. № 2. P. 150-153.

Нефедьев С.П., Емелюшин А.Н. Влияние азота на формирование структуры и свойств плазменных покрытий типа 10Р6М5 // Вестник Югорского государственного университета. 2021. № 3 (62). С. 33-45. https://doi.org/10.17816/byusu20210233-45

Емелюшин А.Н., Петроченко Е.В., Нефедьев С.П. Исследование структуры и ударно-абразивной износостойкости покрытий системы Fe-C-Cr-Mn-Si, дополнительно легированных азотом // Сварочное производство. 2011. № 10. С. 18-22.

Кремнев Л.С., Онегина А.К., Виноградова Л.А. Особенности превращений, структуры и свойств молибденовых быстрорежущих сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 2009. № 12 (654). С. 13-19.

Кремнев Л.С. Теория легирования и создание на ее основе теплостойких инструментальных сталей и сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. 2008. № 11. С. 18-28.

Купалова И.К. Фазовый анализ и фазовый состав быстрорежущих сталей (обзор) // Заводская лаборатория. 1983. № 1. С. 27-40/

Вострецов Г.Н. Деформационная способность наплавленного теплостойкого металла типа Р2М8 при мартен-ситном превращении // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2012. № 1. С. 7-10

Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Миненко С.С., Гусева Т.П., Чапайкин А.С., Семин А.П. Структура и свойства поверхностного слоя, полученного плазменной наплавкой из высокоэнтропийной молибденовой быстрорежущей стали, после комплексной обработки // Материаловедение. 2025. № 6. С. 15-23.

Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Yuryev A.B., et al. Modification of transition zone structure of high-speed steel surfacing — substrate by electron-beam treatment // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2025. № 1 (51). C. 43-50.

Egerton F.R. Physical Principles of Electron Microscopy. Basel: Springer International Publishing, 2016. 196 р.

Kumar C.S.S.R. Transmission Electron Microscopy. Characterization of Nanomaterials. New York: Springer, 2014. 717 р.

Carter C.B., Williams D.B. Transmission Electron Microscopy. Berlin: Springer International Publishing, 2016. 518 р.

Курдюмов В.Г., Утевский Л.М., Энтин РИ. Превращения в железе и стали. М.: Наука, 1977. 236с.

Published
2026-04-07
How to Cite
Юрьев А. Б., Баклушина И. В., Иванов Ю. Ф., Литовченко И. Ю. Plasma Coating of Molybdenum High-Speed Steel: Structural Phase States and Properties // Izvestiya of Altai State University, 2026, № 1(147). P. 71-77 DOI: 10.14258/izvasu(2026)1-09. URL: https://izvestiya.asu.ru/article/view/%282026%291-09.