techusguИзвестия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологииProceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology2223-1528Юго-Западный государственный университет10.21869/2223-1528-2022-12-3-26-38techusgu-34Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMETALLURGY AND MATERIALS SCIENCEРентгеноспектральный и рентгеноструктурный анализ электроэрозионных порошковых материалов из отходов стали Р18X-Ray Spectral and X-Ray Structural Analysis of Electroerosive Powder Materials from Waste Steel R18https://orcid.org/0000-0002-3445-6124КарпенкоН. Н.KarpenkoN. N.

Карпенко Наталья Николаевна, лаборант кафедры технологии материалов и транспорта

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Natalya N. Karpenko, Laboratory Assistant of the Department of Technology of Materials and Transport

50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040

omegaV@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9988-2765ЛатыповР. А.LatypovR. A.

Латыпов Рашит Абдулхакович, доктор  технических наук, профессор, профессор  кафедры оборудования и технологии  сварочного производства

ул. Б. Семёновская 38, г. Москва 107023

Rashit А. Latypov, Dr. of Sci. (Engineering), Professor, Professor of the Department of Equipment and Technology of Welding Production

38 B. Semyonovskaya Str., Moscow 107023

latipov46@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8457-6565АгееваЕ. В.AgeevaE. V.

Агеева Екатерина Владимировна, доктор технических наук, доцент, доцент кафедры  технологии материалов и транспорта

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Ekaterina V. Ageeva, Dr. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor  of the Department of Materials Technology  and Transport

50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040

ageeva-ev@yandex.ruКарпенкоВ. Ю.KarpenkoV. Yu.

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Vadim Yu. Karpenko, Cand. of Sci. (Engineering), Engineer of the Scientific Research Institute of Space Instrumentation and Radioelectronic Systems

50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040

Юго-Западный государственный университетРоссияSouthwest State UniversityRussian FederationМосковский политехнический университетРоссияMoscow Polytechnic UniversityRussian Federation2022260420231232338Copyright © Карпенко Н.Н., Латыпов Р.А., Агеева Е.В., Карпенко В.Ю., 20232023Карпенко Н.Н., Латыпов Р.А., Агеева Е.В., Карпенко В.Ю.Karpenko N.N., Latypov R.A., Ageeva E.V., Karpenko V.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://techusgu.elpub.ru/jour/article/view/34

Цель данного исследования заключается в проведении рентгеноспектрального и рентгеноструктурного анализа электроэрозионной шихты из отходов стали Р18.

Методы

Методы. Для получения новых экспериментальных порошковых материалов (шихты) из отходов стали Р18 использовали установку электроэрозионного диспергирования. Для проведения исследования использовали электроэрозионную шихту из отходов стали Р18. При рентгеноспектральном анализе применяли метод растровой электронной микроскопии с помощью энергодисперсионного анализатора рентгеновского излучения фирмы EDAX, встроенного в растровый электронный микроскоп "QUANTA 200 3D". При рентгеноструктурном анализе применяли метод рентгеновской дифракции на дифрактометре Rigaku Ultima IV.

Результаты

Результаты. Экспериментальным путем было установлено распределение химических элементов по поверхности электроэрозионной шихты из отходов стали Р18: углерод, кислород, молибден, ванадий, хром, железо и вольфрам, а также определены основные фазы шихты, полученной методом электроэрозионного диспергирования из отходов стали Р18: WC, Fe2W2C, FeV, Fe3O4.

Заключение

Заключение. По результатам исследований можно сделать вывод о том, что измельчение отходов стали Р18 электроэрозией в воде дистиллированной приводит к образованию шихты с элементным и фазовым составом, позволяющим применять ее в качестве основного материала для производства новых изделий инструментов, пластин для резания, ножевых полотен, а также для восстановления и упрочнения инструментов, деталей автомобилей и сельскохозяйственной техники методом наплавки, сварки и родственных процессов. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего исследования электроэрозионной шихты из отходов стали Р18.

The purpose of this study is to conduct X-ray spectral and X-ray diffraction analysis of the electroerosive charge from waste steel R18.

Methods

Methods. To obtain new experimental powder materials (charge) from R18 steel waste, an electroerosive dispersion unit was used. For the study, we used an electroerosive charge from waste steel P18. For X-ray spectral analysis, the method of scanning electron microscopy was used, using an energy-dispersive X-ray analyzer from EDAX, built into a scanning electron microscope "QUANTA 200 3D". X-ray diffraction analysis was performed using a Rigaku Ultima IV diffractometer.

Results

Results. The distribution of chemical elements over the surface of the electroerosive charge from R18 steel waste was experimentally established: carbon, oxygen, molybdenum, vanadium, chromium, iron and tungsten, and the main phases of the charge obtained by electroerosion dispersion from R18 steel waste were determined: WC, Fe2W2C, FeV,

Fe3O4

Fe3O4.

Conclusion

Conclusion. According to the results of the research, it can be concluded that the grinding of waste steel R18 by electroerosion in distilled water leads to the formation of a charge with an elemental and phase composition that allows it to be used as the main material for the production of new tool products, cutting plates, knife blades, and also for the restoration and hardening of tools, parts of automobiles and agricultural machinery, by surfacing, welding and related processes. The obtained results can be used for further research of the electroerosive charge from R18 steel waste.

электроэрозионная шихтаотходыстальрентгеноструктурный анализрентгеноспектральный анализelectroerosive chargesteelwasteX-ray diffraction analysisX-ray spectral analysisReferencesЧаплыгин С. Об импортозамещении и «импортозамещении». Технологический ресурс импортозамещения // Компоненты и технологии. 2015. № 9 (170). С. 17–21.Chaplygin S. Ob importozameshchenii i "importozameshchenii". Tekhnologicheskii resurs importozameshcheniya [About import substitution and "import substitution". Technological resource of import substitution]. Komponenty i tekhnologii = Components and Technologies, 2015, no. 9 (170), рр. 17–21.Вихренко М. А. Проблемы импортозамещения и выявление факторов, влияющих на формирование стратегии импортозамещения на производственном предприятии // Современные тенденции в экономике и управлении: новый взгляд. 2015. № 35. С. 98–102.Vikhrenko M. A. Problemy importozameshcheniya i vyyavlenie faktorov, vliyayushchikh na formirovanie strategii importozameshcheniya na proizvodstvennom predpriyatii [Problems of import substitution and identification of factors influencing the formation of an import substitution strategy at a manufacturing enterprise]. Sovremennye tendentsii v ekonomike i upravlenii: novyi vzglyad = Modern Trends in Economics and Management: a New Look, 2015, no. 35, pp. 98–102.Либенсон Г. А., Лопатин В. Ю., Комарницкий Г. В. Процессы порошковой металлургии: в 2-х т. Т. 1: Производство металлических порошков. М.: МИСиС, 2001. 368 с.Libenson G. A., Lopatin V. Yu., Komarnitskii G. V. Protsessy poroshkovoi metallurgii. T. 1. Proizvodstvo metallicheskikh poroshkov [Processes of powder metallurgy. Vol. 1. Production of metal powders]. Moscow, MISIS Publ., 2001. 368 p.Состав и свойства порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов инструментальной быстрорежущей стали Р18 / Г. Р. Латыпова, Н. Н. Карпенко, Р. А. Латыпов, Е. В. Агеева // Электрометаллургия. 2020. № 3. С. 25–29.Latypova G. R., Karpenko N. N., Latypov R. A., Karpenko R. A. Sostav i svoistva poroshka, poluchennogo elektroerozionnym dispergirovaniem otkhodov instrumental'noi bystrorezhushchei stali R18 [Composition and properties of the powder obtained by electroerosive dispersion of wastes of P18 tool high-speed steel]. Elektrometallurgiya = Electrometallurgy, 2020, no. 3, pp. 25–29.Порошки, полученные электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов – перспективный материал для восстановления деталей автотракторной техники / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Е. В. Агеева, Р. В. Бобрышев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 1 (40), ч. 1. С. 182–189.Ageev E. V., Gadalov V. N., Ageeva E. V., Bobryshev R. V. Poroshki, poluchennye elektroerozionnym dispergirovaniem otkhodov tverdykh splavov – perspektivnyi material dlya vosstanovleniya detalei avtotraktornoi tekhniki [Powders obtained by electroerosive dispersion of hard alloy wastes - a promising material for the restoration of automotive parts]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2012, no. 1 (40), pt. 1, pp. 182–189.Байрамов P. K. Получение высокодисперсных порошков металлов и их соединений электроискровым диспергированием металлов: монография / P. K. Байрамов. М.: Изд. дом МИСиС, 2012. 80 с.Bayramov P. K. Poluchenie vysokodispersnykh poroshkov metallov i ikh soedinenii elektroiskrovym dispergirovaniem metallov [Obtaining highly dispersed powders of metals and their compounds by electrospark dispersion of metals]. Moscow, MISIS Publ., 2012. 80 p.Проведение рентгеноспектрального микроанализа твердосплавных электроэро-зионных порошков / Е. В. Агеев, Г. Р. Латыпова, А. А. Давыдов, Е. В. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 5(44), ч. 2. С. 99–102.Ageev E. V., Latypova G. R., Davydov A. A., Ageeva E. V. Provedenie rentgenospektral'nogo mikroanaliza tverdosplavnykh elektroerozionnykh poroshkov [Carrying out X-ray spectral microanalysis of hard-alloy electroerosive powders]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2012, no. 5(44) pt. 2, pp. 99–102.Кругляков О. В., Карпенко Н. Н., Агеева Е. В. Получение наноразмерного вольфрамсодержащего порошка, пригодного для восстановления деталей автомобилей // Современные автомобильные материалы и технологии: сборник статей VI Международной научно-технической конференции / редкол.: Е. В. Агеев (отв. ред.) [и др.]; Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2014. С. 212–217.Kruglyakov O. V., Karpenko N. N., Ageeva E. V. Modern automotive materials and technologies]. Sovremennye avtomobil'nye materialy i tekhnologii. Sbornik statei VI Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii [Obtaining a nanoscale tungsten-containing powder suitable for the restoration of car parts. Collection of articles of the VI International Scientific and Technical Conference]; ed. by E. V. Ageev. Kursk, Southwest St. Univ. Publ., 2014, pp. 212–217. (In Russ.)Артамонов Б. А., Круглов А. И., Стебаев Л. И. Генераторы импульсов для электроэрозионной обработки. М.: Машиностроение, 1976. 124 с.Artamonov B. A., Kruglov A. I., Stebaev L. I. Generatory impul'sov dlya elektroerozionnoi obrabotki [Pulse generators for electroerosive machining]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1976. 124 p.Патент 2449859 Рос. Федерация, МПК B 22 F 9/14. Установка для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов / Агеев Е. В. [и др.]; заявитель и патентообладатель Юго-Западный государственный университет. № 2010104316/02; заяв. 08.02.2010; опубл. 10.05.2012. 4 с.Ageev E. V. Ustanovka dlya polucheniya nanodispersnykh poroshkov iz tokoprovodyashchikh materialov [Installation for obtaining nanodispersed powders from conductive materials]. Patent RF, no. 2449859, 2012.Агеев Е. В., Карпенко В. Ю., Карпенко Н. Н. Совершенствование технологии восстановления электроискровой обработкой изношенных двигателей автомобилей путем применения электроэрозионных материалов // Труды ГОСНИТИ. 2016. Т. 124, № 2. С. 12–19.Ageev E. V., Karpenko V. Yu., Karpenko N. N. Sovershenstvovanie tekhnologii vosstanovleniya elektroiskrovoi obrabotkoi iznoshennykh dvigatelei avtomobilei putem primeneniya elektroerozionnykh materialov [Improving the technology of restoration of worn-out car engines by electrospark treatment by using electroerosive materials]. Trudy GOSNITI = Proceedings of GOSNITI, 2016, vol. 124, no. 2, pp. 12–19.Фазовый состав и тонкая структура стали Р18 / А. М. Гурьев, Ю. П. Хараев, Н. А. Попова, Н. Р. Сизоненко, Е. Л. Никоненко, Э. В. Козлов // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2005. Т. 2, № 4. С. 99–103.Guryev A. M., Kharaev Yu. P., Popova N. A., Sizonenko N. R., Nikonenko E. L., Kozlov E. V. Fazovyi sostav i tonkaya struktura stali R18 [Phase composition and fine structure of steel R18]. Fundamental'nye problemy sovremennogo materialovedeniya = Fundamental Problems of Modern Materials Science, 2005, vol. 2, no. 4, pp. 99–103.Латыпова Г. Р., Карпенко Н. Н., Ярошенко В. В. Элементный состав частиц порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов инструментальной стали R18 // Прогрессивные технологии и процессы: сборник научных статей 5-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. Курск: Университетская книга, 2018. С. 174–176.Latypova G. R., Karpenko N. N., Yaroshenko V. V. [Elemental composition of powder particles obtained by electroerosive dispersion of R18 tool steel waste]. Progressivnye tekhnologii i protsessy. Sbornik nauchnykh statei 5-i Vserossiiskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem [Progressive technologies and processes. Collection of scientific articles of the 5th All-Russian scientific and technical conference with international participation]. Kursk, Universitetskaya kniga Publ., 2018, pp. 174–176. (In Russ.)Исследование химического состава порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е. В. Агеев, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2011. № 5 (38), ч. 1. С. 138а–144.Ageev E. V., Semenikhin B. A., Ageeva E. V., Latypov R. A. Issledovanie khimicheskogo sostava poroshkov, poluchennykh elektroerozionnym dispergirovaniem tverdogo splava [Study of the chemical composition of powders obtained by electroerosive dispersion of a hard alloy]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2011, no. 5 (38), pt. 1, pp. 138a–144.Спиридонов А. А. Планирование эксперимента при изучении технологических процессов. М.: Машиностроение, 1981. 184 с.Spiridonov A. A. Planirovanie eksperimenta pri izuchenii tekhnologicheskikh protsessov [Planning an experiment in the study of technological processes]. Moscow, Ma- shinostroenie Publ., 1981. 184 p.Агеева Е. В., Хорьякова Н. М., Агеев Е. В. Морфология медного порошка, полученного электроискровым диспергированием из отходов // Российские инженерные исследования. 2014. Т. 34, № 11. С. 694–696.Ageeva E. V., Horyakova N. M., Ageev E. V. Morfologiya mednogo poroshka, poluchennogo elektroiskrovym dispergirovaniem iz otkhodov [Morphology of copper powder produced by electrospark dispersion from waste]. Rossiiskie inzhenernye issledovaniya = Russian Engineering Research, 2014, vol. 34, no. 11, pp. 694–696.Рентгеноструктурный анализ порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Б. А. Семенихин [и др.] // Заготовительное производство в машиностроении. 2011. № 2. С. 42–44.Ageev E. V., Gadalov V. N., Semenikhin B. A., eds. Rentgenostrukturnyi analiz poroshkov, poluchennykh elektroerozionnym dispergirovaniem tverdogo splava [X-ray diffraction analysis of powders obtained by electroerosive dispersion of a hard alloy]. Zagotovitel'noe proizvodstvo v mashinostroenii = Procurement Production in Mechanical Engineering, 2011, no. 2, pp. 42−44.Проведение рентгеноспектрального микроанализа электроэрозионных порошков твердых сплавов / Е. В. Агеев, Г. Р. Латыпова, А. А. Давыдов, Е. В. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 5 (44), ч. 2. С. 99–102.Ageev E. V., Latypova G. R., Davydov A. A., Ageeva E. V. Provedenie rentgenospektral'nogo mikroanaliza elektroerozionnykh poroshkov tverdykh splavov [Carrying out X-ray spectral microanalysis of hard alloy electroerosive powders]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2012, no. 5 (44), pt. 2, pp. 99–102.Улучшение показателей качества и электроэрозионного диспергирования металлов с учетом взаимного влияния характеристик источника питания и технологического аппарата / А. К. Шидловский, А. А. Щерба, В. А. Муратов, В. Б. Карвовский // Совершенствование электрооборудования и средств автоматизации технологических процессов промышленных предприятий: тезисы докладов 1-й Дальневосточной научнопрактической конференции. Комсомольск-на-Амуре: КнАПИ, 1986. С. 98–99.Shidlovsky A. K., Shcherba А. A., Muratov V. A., Karvovskii V. B. Uluchshenie pokazatelei kachestva i elektroerozionnogo dispergirovaniya metallov s uchetom vzaimnogo vliyaniya kharakteristik istochnika pitaniya i tekhnologicheskogo apparata [Improving the quality indicators and electroerosive dispersion of metals, taking into account the mutual influence of the characteristics of the power source and the technological apparatus]. Sovershenstvovanie elektrooborudovaniya i sredstv avtomatizatsii tekhnologicheskikh protsessov promyshlennykh predpriyatii. Tezisy dokladov 1-i Dal'nevostochnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [Improvement of electrical equipment and means of automation of technological processes of industrial enterprises. Abstracts of the 1st Far Eastern Scientific Scientific and Practical Conference]. Komsomolsk-on-Amur, KnAPI Publ., 1986, pp. 98–99.Милях А. Н., Щерба А. А., Муратов В. А. Стабилизация режимов объемных параметров электроэрозионного диспергирования металлов // Состояние и перспективы развития электротехники. 1985. Ч. 2. С. 161–162.Milyakh A. N., Shcherba A. A., Muratov V. A. Stabilizatsiya rezhimov ob"emnykh parametrov elektroerozionnogo dispergirovaniya metallov [Stabilization of modes of volumetric parameters of electroerosive dispersion of metals]. Sostoyanie i perspektivy razvitiya elektrotekhniki = Status and prospects for the development of electrical technology, 1985, pt. 2, pp. 161–162.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.