The Role of Current Density Distribution on Local Hardening of 20GL Steel During Electrolytic Plasma Processing

2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/ma18225073
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

This study investigates the influence of current density distribution on the hardening behavior of 20GL cast steel during electrolytic plasma processing (EPP). Experimental and numerical methods were combined to establish the relationship between discharge dynamics, heat flux, microstructural transformation. Electrolytic plasma hardening was carried out at cathodic voltages of 150 V and 250 V in a 20% Na2CO3 solution. The transient evolution of current density was analyzed using a 3D COMSOL Multiphysics model incorporating a vapor–gas shell (VGS) represented as a distributed impedance layer with realistic conductivity and permittivity. High-speed video confirmed that microdischarges preferentially initiate at sample corners, where modeling also predicts local current concentration and heat flux up to 12 MW/m2. Experimental current density values (3–4 × 104 A/m2) showed good agreement with the simulations. Microhardness tests revealed that increasing voltage from 150 V to 250 V increases the thickness of the hardened layer (from ~250 µm to ~600 µm) and raises surface hardness (up to 750 HV), while polarization tests showed a 40% reduction in corrosion rate. The results highlight that current density distribution governs the non-uniformity of thermal effects and surface strengthening during EPP, emphasizing the importance of electrode alignment and VGS stability for uniform hardening.