techusguИзвестия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологииProceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology2223-1528Юго-Западный государственный университет10.21869/2223-1528-2025-15-4-30-42techusgu-379Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMETALLURGY AND MATERIALS SCIENCEСравнительный анализ химического состава металлоотходов из быстрорежущей стали и электроэрозионного порошкаComparative analysis of the chemical composition of metal waste from drills and electro-erosion powderhttps://orcid.org/0000-0002-8491-2829АгеевЕ. В.AgeevE. V.

Агеев Евгений Викторович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологии материалов и транспорта 

Evgeny V. Ageev, Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Professor of the Department of Materials Technology and Transport

ageev-ev@mail.ruСтепановМ. Ю.StepanovM. U.

Степанов Михаил Юрьевич, аспирант кафедры технологии материалов и транспорта

Mikhail U. Stepanov, Postgraduate Student of the Department of Materials Technology and Transport

hard-bass2016@yandex.ruГладскихИ. Р.GladskikhI. R.

Гладских Иван Романович, студент

Ivan R. Gladskikh, Student

gladikivan88@gmail.comМищенкоВ. В.MishchenkoV. V.

Мищенко Виталий Викторович, студент

Vitaly V. Mishchenko, Student

vvitz0851@gmail.comТабольскаяН. В.TabolskayaN. V.

Табольская Наталья Владимировна, студент

Natalia V. Tabolskaya, Student

N.tabolskaya@mail.ruЮго-Западный государственный университетРоссияSouthwest State UniversityRussian Federation2025150120261543042Copyright © Агеев Е.В., Степанов М.Ю., Гладских И.Р., Мищенко В.В., Табольская Н.В., 20262026Агеев Е.В., Степанов М.Ю., Гладских И.Р., Мищенко В.В., Табольская Н.В.Ageev E.V., Stepanov M.U., Gladskikh I.R., Mishchenko V.V., Tabolskaya N.V.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/379Цель

Цель. Настоящая работа посвящена сравнительному исследованию химического состава двух материалов: металлоотходов, полученных из свёрл, и электроэрозионного порошка, синтезированного путём электроэрозионного диспергирования этих отходов.

Методы

Методы. В ходе экспериментального исследования для анализа химического состава применялись металлоотходы от свёрл неопределённой марки. Элементный состав и массовые доли компонентов в сплаве определяли с помощью рентгенофлуоресцентного спектрометра Niton Goldd (США). Методика анализа заключалась в следующем: на образец направляли рентгеновское излучение, регистрировали спектр отражённой волны, анализировали характеристики вторичного флуоресцентного излучения. 

При взаимодействии рентгеновского излучения с веществом возникали электромагнитные волны, генерирующие вторичное рентгеновское излучение. Это излучение формирует характеристические линии, уникальные для атомов каждого элемента. По наличию этих линий устанавливали элементный состав образца, а по их интенсивности — количественное содержание соответствующих элементов.

Результаты

Результаты. Использование портативного спектрометра Niton Goldd позволило установить, что металлоотходы из свёрл принадлежат к сплаву марки Р6М5К5. Полученные результаты дали возможность однозначно идентифицировать исследуемые отходы, предназначенные для переработки методом электроэрозионного диспергирования в сферические порошки. Такие порошки могут быть использованы в аддитивном производстве.

Сравнительный анализ массовых долей химических элементов в и полученном электроэрозионном порошке выявил небольшие изменения: увеличение содержания железа (Fe), кобальта (Co), никеля (Ni) и олова (Sn), а также произошло снижение концентрации вольфрама (W), молибдена (Mo), хрома (Cr) и ванадия (V).

Заключение

Заключение. Переработка металлоотходов, включая отходы из быстрорежущих сталей, имеет важное значение для: рационального использования ресурсов, снижения зависимости от импорта, укрепления технологического суверенитета Российской Федерации

Purpose. This work is focused on a comparative analysis of the chemical structure of two types of materials: metal waste generated when using drilling tools, and a powdered product obtained as a result of electroerosion destruction and dispersion of these wastes.Methods. As part of the experimental part of the study, metal waste generated during intensive wear of drilling tools without an established marking was used as an object of analysis. The quantitative content of chemical elements and their fractional distribution in the material were determined using a portable Niton Goldd X-ray fluorescence analyzer manufactured in the USA. The measurement procedure was based on irradiating the sample with an X-ray beam, followed by recording the spectral response and interpreting the parameters of the induced fluorescent radiation. When the material was irradiated with X-ray quanta, electromagnetic vibrations were excited in its atomic structure, resulting in secondary radiation. The spectrum of this radiation contained a set of characteristic peaks, individual for the atoms of each chemical element. The elemental composition was identified by the position of these spectral lines, while the mass fraction of the components was determined based on their intensity.Results. The use of a portable Niton Goldd spectrometer made it possible to establish that the metal waste from the drills belongs to the alloy grade P6M5K5. The results obtained made it possible to uniquely identify the waste under study, intended for subsequent processing using the electroerosion method, which results in the formation of powdery particles of a predominantly spherical shape. The obtained materials have high application potential and can be effectively used in additive manufacturing technologies. A comparative study of the specific content of chemical components in metal waste from drills and the resulting electroerosion powder revealed small changes: an increase in the content of Iron, Cobalt, Nickel and Tin, as well as a decrease in the concentration of Tungsten, Molybdenum, Chromium and Vanadium.Conclusion. Recycling of metal waste, including waste from high-speed steels, is important for: rational use of resources, reducing dependence on imports, and strengthening the technological sovereignty of the Russian Federation.

металлоотходы из сверлрентгенофлоуресцентный анализэлементный анализ.metal wastedrillsX-ray fluorescence analysiselemental analysisReferencesАгеев, Е. В. Оценка возможности применения электроэрозионных кобальтохромовых порошков для получения изделий методом аддитивного производства / Е. В. Агеев, Е. В. Агеева, А. Ю. Алтухов // Металлург. – 2021. – № 12. – С. 61-64. – DOI 10.52351/00260827_2021_12_61. – EDN WLWUBF.Ageev, E. V. Evaluation of the possibility of using electroerosive cobalt-chromium powders for the production of products by additive manufacturing / E. V. Ageev, E. V. Ageeva, A. Yu. Altukhov // Metallurg. – 2021. – No. 12. – pp. 61-64. – DOI 10.52351/00260827_2021_12_61. – EDN WLWUBF.Кутепов, С. Н. Современные стали для быстрорежущей обработки металлических сплавов / С. Н. Кутепов, А. А. Калинин, А. Е. Гвоздев // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2018. – № 10. – С. 597-607. – EDN YRBJHN.Kutepov, S. N. Modern steels for high-speed processing of metal alloys / S. N. Kutepov, A. A. Kalinin, A. E. Gvozdev // Proceedings of Tula State University. Technical sciences. – 2018. – No. 10. – pp. 597-607. – EDN YRBJHN.Агеев, Е. В. Исследование свойств спеченных заготовок из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов быстрорежущей стали / Е. В. Агеев, В. Ю. Карпенко // Современные материалы, техника и технологии. – 2016. – № 4(7). – С. 10-16. – EDN WXIYTDAgeev, E. V. Investigation of the properties of sintered blanks from powders obtained by electroerosion dispersion of high-speed steel waste / E. V. Ageev, V. Y. Karpenko // Modern materials, machinery and technologies. – 2016. – № 4(7). – Pp. 10-16. – EDN WXIYTDРовин, С. Л. Перспективы применения ротационных печей. Рециклинг металлотходов / С. Л. Ровин // Металлургия машиностроения. – 2018. – № 2. – С. 2-8. – EDN YQNKEF.Rovin, S. L. Prospects for the use of rotary kilns. Recycling of metal waste / S. L. Rovin // Metallurgy of mechanical engineering. – 2018. – No. 2. – pp. 2-8. – EDN YQNKEF.Тихоновска, И. Д. Прогнозирование цен на лом черных металлов как ключевого фактора системы ресурсообеспечения металлургического предприятия / И. Д. Тихоновска // Вестник УрФУ. Серия: Экономика и управление. – 2016. – Т. 15, № 1. – С. 97-116. – DOI 10.15826/vestnik.2016.15.1.006. – EDN VTIKNN.Tikhonovskaya, I. D. Forecasting prices for ferrous scrap as a key factor in the resource supply system of a metallurgical enterprise / I. D. Tikhonovskaya // Bulletin of UrFU. Series: Economics and Management. – 2016. – Vol. 15, No. 1. – pp. 97-116. – DOI 10.15826/vestnik.2016.15.1.006. – EDN VTIKNN.Орехова, С. В. Оценка устойчивости экономического роста металлургического комплекса / С. В. Орехова // Вестник НГУЭУ. – 2017. – № 2. – С. 204-220. – EDN ZAOWZX.Orekhova, S. V. Assessment of the sustainability of the economic growth of the metallurgical complex / S. V. Orekhova // Bulletin of the NGUEA. – 2017. – No. 2. – pp. 204-220. – EDN ZAOWZX.Муратов, Н. В. Приоритетные направления обеспечения продовольственной безопасности в условиях негативного внешнеэкономического воздействия / Н. В. Муратов // Научное обозрение. Серия 1: Экономика и право. – 2015. – № 6. – С. 42-45. – EDN VVCJFL.Muratov, N. V. Priority areas for ensuring food security in the context of negative external economic impact / N. V. Muratov // Scientific review. Series 1: Economics and Law. 2015. No. 6. pp. 42-45. - EDN VVCJFL.Дворник, М. И. Изменение состава порошков твердого сплава при электроэрозионном диспергировании в насыпном слое / М. И. Дворник, Е. А. Михайленко // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2019. – Т. 15, № 10(178). – С. 478-480. – EDN PRKSML.Dvornik, M. I. Change in the composition of hard alloy powders during electroerosion dispersion in a bulk layer / M. I. Dvornik, E. A. Mikhailenko // Hardening technologies and coatings. – 2019. – Vol. 15, No. 10(178). – pp. 478-480. – EDN PRKSML.Булычев, Н. А. Получение наноразмерных материалов в плазменных разрядах и ультразвуковой кавитации / Н. А. Булычев // Теплофизика высоких температур. – 2021. – Т. 59, № 4. – С. 600-633. – DOI 10.31857/S0040364421040074. – EDN YLBIYT.Bulychev, N. A. Production of nanoscale materials in plasma discharges and ultrasonic cavitation / N. A. Bulychev // High temperature thermophysics. – 2021. – Vol. 59, No. 4. – pp. 600-633. – DOI 10.31857/S0040364421040074. – EDN YLBIYT.Режущий инструмент из спеченных легированных порошковых сплавов / М. Ш. Мигранов, А. М. Мигранов, А. С. Гусев, А. Ф. Садыков // Materials. Technologies. Design. – 2020. – Т. 2, № 1(2). – С. 29-38. – EDN EMJABN.Cutting tools made of sintered alloyed powder alloys / M. Sh. Migranov, A.M. Migranov, A. S. Gusev, A. F. Sadykov // Materials. Technologies. Design. – 2020. – Vol. 2, No. 1(2). – pp. 29-38. – EDN EMJABN.Агеева, Е. В. Рентгенофлуоресцентный анализ элементного состава металлоотходов вольфрама, никеля и меди / Е. В. Агеева, О. Г. Локтионова, Д. А. Улитин // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. – 2023. – Т. 13, № 4. – С. 20-31. – DOI 10.21869/2223-1528-2023-13-4-20-31. – EDN TADUVD.Ageeva, E. V. X-ray fluorescence analysis of the elemental composition of tungsten, nickel and copper metal waste / E. V. Ageeva, O. G. Loktionova, D. A. Ulitin // Proceedings of the Southwestern State University. Series: Engineering and technology. – 2023. – Vol. 13, No. 4. – pp. 20-31. – DOI 10.21869/2223-1528-2023-13-4-20-31. – EDN TADUVD.Рентгенофлуоресцентный анализ твёрдотельных плёнок и покрытий / Ю. А. Игнатова, А. Н. Еритенко, А. Г. Ревенко, А. Л. Цветянский // Аналитика и контроль. – 2011. – Т. 15, № 2. – С. 126-140. – EDN NUCXSN.Ignatova Yu.A., Yeritenko A. N., Revenko A. G., Tsvetyansky A. L. X-ray fluorescence analysis of solid-state films and coatings // Analytics and control. – 2011. – Vol. 15, No. 2. – pp. 126-140. – EDN NUCXSN.Булавинов, Е. К. Исследование элементного состава наплавленного покрытия лопатки разбрасывателя удобрений / Е. К. Булавинов // Современные материалы, техника и технологии. – 2024. – № 5(56). – С. 28-32. – EDN JGZTTP.Bulavinov, E. K. Investigation of the elemental composition of the deposited coating of the fertilizer spreader blade / E. K. Bulavinov // Modern materials, machinery and technologies. – 2024. – № 5(56). – Pp. 28-32. – EDN JGZTTP.Кругляков, О. В. Сравнительный анализ химического состава медьсодержащих металлоотходов и электроэрозионного порошка / О. В. Кругляков, М. Ю. Степанов, А. Е. Агеева // Известия Волгоградского государственного технического университета. – 2024. – № 7(290). – С. 11-16. – DOI 10.35211/1990-5297-2024-7-290-11-16. – EDN KASYPG.Kruglyakov O. V., Stepanov M. Yu., Ageeva A. E. Comparative analysis of the chemical composition of copper-containing metal waste and electroerosion powder // Proceedings of the Volgograd State Technical University. – 2024. – № 7(290). – Pp. 11-16. – DOI 10.35211/1990-5297-2024-7-290-11-16. – EDN KASYPG.Исследование элементного состава компонентов резцов дорожной фрезы методом рентгенофлуоресцентного анализа / Л. П. Кузнецова, К. Ю. Кузнецов, В. И. Колмыков, Б. А. Семенихин // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. – 2023. – Т. 13, № 3. – С. 44-60. – DOI 10.21869/2223-1528-2023-13-3-44-60. – EDN OJOHIU.The study of the elemental composition of the components of road milling cutters by X-ray fluorescence analysis / L. P. Kuznetsova, K. Y. Kuznetsov, V. I. Kolmykov, B. A. Semenikhin // Proceedings of the Southwestern State University. Series: Engineering and technology. – 2023. – Vol. 13, No. 3. – pp. 44-60. – DOI 10.21869/2223-1528-2023-13-3-44-60. – EDN OJOHIU.Исследование элементного состава титановых металлоотходов методом рентгенофлуоресцентного анализа / Е. В. Агеев, Е. П. Новиков, В. О. Переверзев, А. Е. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. – 2024. – Т. 14, № 1. – С. 8-18. – DOI 10.21869/2223-1528-2024-14-1-8-18. – EDN ASGQES.Investigation of the elemental composition of titanium metal waste by X-ray fluorescence analysis / E. V. Ageev, E. P. Novikov, V. O. Pereverzev, A. E. Ageeva // Proceedings of the Southwestern State University. Series: Engineering and technology. – 2024. – Vol. 14, No. 1. – pp. 8-18. – DOI 10.21869/2223-1528-2024-14-1-8-18. – EDN ASGQES.Рентгенофлуоресцентный анализ сульфат-иона в водных растворах по методу высушенной капли с использованием портативного спектрометра / Т. Н. Лубкова, О. А. Липатникова, О. Р. Филатова, И. В. Балыкова // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. – 2022. – № 2. – С. 59-67. – EDN SNZAGE.X-ray fluorescence analysis of sulfate ion in aqueous solutions using the dried drop method using a portable spectrometer / T. N. Lubkova, O. A. Lipatnikova, O. R. Filatova, I. V. Balykova // Bulletin of the Moscow University. Series 4: Geology. – 2022. – No. 2. – PP. 59-67. – EDN SNZAGE.Гареев, И. С. Прогнозирование зоны разрушения сварного соединения пластин из титанового сплава ОТ4 / И. С. Гареев, С. А. Собко, М. С. Писарев // Сварочное производство. – 2021. – № 3. – С. 37-42. – DOI 10.34641/SP.2021.1036.3.011. – EDN KGTYNT.Gareev, I. S. Forecasting the fracture zone of the welded joint of plates made of titanium alloy OT4 / I. S. Gareev, S. A. Sobko, M. S. Pisarev // Welding production. – 2021. – No. 3. – pp. 37-42. – DOI 10.34641/SP.2021.1036.3.011. – EDN KGTYNT.Морозов, В. В. Влияние режима лазерной обработки на упругость титанового сплава ОТ4 / В. В. Морозов, В. Г. Гусев, А. В. Морозов // Электрометаллургия. – 2022. – № 9. – С. 2-8. – DOI 10.31044/1684-5781-2022-0-9-2-8. – EDN TRRGSI.Morozov V. V., Gusev V. G., Morozov A.V. Influence of the laser treatment mode on the elasticity of titanium alloy OT4 // Electrometallurgy. – 2022. – No. 9. – pp. 2-8. – DOI 10.31044/1684-5781-2022-0-9-2-8. – EDN TRRGSI.Возможности комбинированного упрочнения металлических материалов волновым деформационным воздействием и последующей термической обработкой / А. В. Киричек, Д. Л. Соловьев, А. В. Яшин [и др.] // Транспортное машиностроение. – 2022. – № 11(11). – С. 18-23. – DOI 10.30987/2782-5957-2022-11-18-23. – EDN VYDNVX.Possibilities of combined hardening of metallic materials by wave deformation and subsequent heat treatment / A.V. Kirichek, D. L. Solovyov, A.V. Yashin [et al.] // Transport engineering. – 2022. – № 11(11). – Pp. 18-23. – DOI 10.30987/2782-5957-2022-11-18-23. – EDN VYDNVX.

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