Surface hardening of metallic materials by use of combined mat-forming treatment and electrospark doping

  • 1 Institute for Problems of Materials Science, National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, Ukraine
  • 2 National Technical University of Ukraine ―Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute


Analysis of the structural state and phase composition of surface metal layers after combined treatment of steel which includes preliminary surface plastic deformation of the workpiece, electrospark doping with use of rotating disk electrode 2 mm thick, made of WCCo hard alloy and subsequent surface ball smooth rolling, has been performed. It was shown that the use of combined treatment provides a gradient-layered structure with low surface roughness. Phase composition of the obtained layer consist of ferritic α-Fe phase and a number of carbide phases formed during the interaction of the electrode material with steel: F3W3C, WC and W2C semi-carbide. Wear resistance of the material after treatment exceeds similar properties of the original carbon steel up to 4 times.



  1. Mikhailyuk A. I., Zhitaru R. P. Features of Plastic Deformation of Electrospark Coatings and Ways for Improvement of Their Strength Characteristics at Friction // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. – 2008. – Vol. 44, No. 5. – P. 383– 389.
  2. Paustovskii A. V., Tkachenko Yu. G., Alfintseva R. A., Kirilenko S. N., Yurchenko D. Z. Development of Electrode Materials for Electrospark Hardening and Reconditioning of WornOut Surfaces: The Structure and Properties of the Coatings // Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2011, Vol. 47, No. 2, pp. 126–131.
  3. Верхотуров А.Д. Формирование поверхностного слоя металлов при электроискровом легировании. - Владивосток: Дальнаука, 1995. - 323 с.
  4. Машков Ю. К., Коротаев Д. Н. Микроструктура и свойства поверхностного слоя при электроискровом легировании // Технология металлов, 2006, № 3, с. 10-13.
  5. Белик В.Д., Литвин Р.В., Ковальченко М.С., Рогозинская А.А. Влияние длительности импульса и величины межэлектродного промежутка на процесс электроискрового напыления // Порошковая металлургия. – 2001. - №1/2. – С.115- 121.
  6. Мазурский М.И. , Еникеев Ф.У. О некоторых принципах получения однородной сверхмелкозернистой структуры методами обработки металлов давлением // Кузнечноштамповочное производство. – 2000. – №7. – С. 15-18.
  7. Суслов А.Г., Блюменштейн В.Ю., Гуров Р.В. и др.Технология и инструменты отделочно-упрочняющей обработки деталей поверхностным пластическим деформированием: справочник. В 2-х томах. Т. 1. / Под общ. ред. А.Г. Суслова. — М.: Машиностроение, 2014. — 480 с.
  8. Бабей Ю.И., Бутаков Б.И., Сысоев В.Г. Поверхностное упрочнение металлов. -К.: Наукова думка, 1995. - 256 с
  9. Klopotov V. D., Denisova Yu. A., Teresov A. D. et al. Combined treatment of steel, including electrospark doping and subsequent irradiation with a high-intensity electron beam // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 124 (2016) 012125, doi: 10.1088/1757-899X/124/1/012125
  10. Бородій Ю. П. Розробка технологій та устаткування для нанесення комбінованих зносостійких покриттів на деталі типу валу // Bicник НТУ «ХПІ». - 2014. - № 5 (1048). - С. 111-119.

Article full text

Download PDF