Examinarea metalelor și aliajelor: caracteristici, descriere și cerințe

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Experienta metalelor este folosita in practica judiciara, in investigarea cauzelor producerii accidentelor, precum si pentru luarea deciziilor tehnice responsabile in fabricarea diverselor obiecte. O caracteristică a metalelor și aliajelor este că ele „rețin” bine parametrii stărilor anterioare care au apărut sub influența factorilor externi (încărcări mecanice, efecte termice și altele). Această proprietate vă permite să setați condițiile care preced un eveniment și să identificați o relație cauzală.

Sarcini

Toate sarcinile de expertiză metalurgică pot fi combinate în 3 grupuri mari:

• Clasificare - determinarea apartenenței la orice tip (tip de metal sau aliaj, grad, sferă; depozit din care a fost extras materialul; respectarea cerințelor din desen și alte documentații tehnice).
• Identificarea individului: determinarea întregului în părți (prin semne de compoziție și structură elementară, urme de prelucrare și alți parametri), aparținând unui lot comun de producție, stabilireasursa - echipament sau producator; grup - identificarea proprietăților identice ale metalelor și aliajelor după caracteristici particulare (impurități caracteristice, structură cristalină, proprietăți mecanice, natura distrugerii, starea suprafeței: oxidare, coroziune, zgârieturi etc.).
• Diagnostic: stabilirea faptului de interacțiune cu o piesă metalică, a cauzelor și caracteristicilor procesului de distrugere, determinarea tehnologiei de fabricație, a tipului de dispozitive pe care a fost realizat produsul metalic, identificarea abaterilor de la cerințele regulament tehnic.

Obiecte

Următoarele micro- și macro-subiecți pot servi drept obiecte de examinare a produselor metalice:

• piese din oțel, semifabricate, sârme și fire, furtunuri metalice, cabluri, țevi;
• topire pe fire și alte produse metalice;
• detalii despre vehicule și echipamente tehnologice distruse în urma accidentului;
• cuțite (din fabrică și de casă) și alte arme cu tăiș;
• fragmente sau părți ale dispozitivelor explozive;
• lipituri;
• bijuterii, metale prețioase și aur nativ;
• urme de metalizare;
• articole de uz casnic.

Pași

Examinarea metalelor și aliajelor se efectuează conform următoarei scheme de determinare a caracteristicilor:

• natura materialului (densitate, feromagnetism, culoare, duritate, luciu metalic, conductivitate electrică, interacțiune cu acizi);
• geometric șicaracteristici de design (dimensiune, formă, prezența acoperirilor metalice și nemetalice);
• tehnologie și echipamente de producție;
• condiții de funcționare (uzură, coroziune etc.);
• caracteristici de distrugere (topire, deformare, șoc sau încărcări statice, eroziune, combinație de mai mulți factori);
• tip de clasificare și domeniul de aplicare;
• microstructură;
• proprietăți fizice și mecanice, compoziție chimică.

În funcție de ce întrebări sunt puse înainte de examinare, depinde construcția metodologiei de examinare. Deoarece unele metode de studiu necesită distrugerea obiectului studiat, este necesar să se stabilească clar scopul studiului.

Metal Forensics

Examinările criminalistice sunt efectuate pentru a aborda următoarele probleme cele mai frecvente:

• determinarea mărcii de metal din care a fost fabricată arma criminală;
• identificarea tipului de aur - nativ sau industrial;
• prezența particulelor de metal pe alt obiect;
• determinarea autenticității unei monede sau medalii, precum și a vârstei acestora;
• detecția tipului și a duratei expunerii la metal;
• motive pentru distrugerea unei piese sau a unui ansamblu metalic (pentru a întocmi o concluzie în caz de urgență, incendii);
• determinarea identității piesei și a piesei/structurii metalice principale, precum și a metodei prin care au fost separate și altele.

Microscopie optică și de scanare

Examinarea microscopică a suprafețelor se face în etapa inițială a expertizei metalurgice. Examinarea metalelor și aliajelor relevă caracteristicile formate în procesul de fabricație și exploatare a pieselor și ansamblurilor. Pentru realizarea acestei lucrări se folosesc microscoape electronice cu scanare și transmisie.

Unul dintre tipurile de astfel de examinări este fractografia - un studiu microscopic al suprafețelor de fractură pentru a stabili relații cauză-efect între semnele de deteriorare și factorii externi sau interni care au cauzat distrugerea.

Cercetarea compoziției chimice

Cea mai comună metodă de studiere a compoziției chimice a metalelor și aliajelor este analiza spectrală de emisie (ESA), care se bazează pe caracteristicile spectrului de emisie al atomilor de materie din domeniul optic al undelor electromagnetice. Emisia de lumină este excitată de o descărcare de scânteie între obiectul metalic studiat și electrodul auxiliar.

Această metodă vă permite să determinați un element chimic în prezența celei mai mici cantități a acestuia (până la 10-4%), care este utilizat în analiza urmelor pe material de contact atât metalic, cât și nemetalic. Această tehnică este utilizată și în examinarea calității metalului pentru identificarea microimpurităților care nu sunt reglementate de specificațiile tehnice pentru fabricarea acestui obiect.

Metode de cercetare nedistructive și clasice

Dacă trebuie efectuate cercetărimetoda nedistructivă, apoi se face folosind analiza fluorescenței cu raze X. Această tehnologie implică expunerea materialului la raze X, care provoacă radiații fluorescente în stratul de suprafață. Fiecare număr atomic al sistemului periodic de elemente chimice are propria lungime de undă. Această tehnică ajută la determinarea compoziției atât calitative, cât și cantitative.

Examinarea metalelor poate fi efectuată în moduri clasice. Acestea durează mai mult și necesită o cantitate semnificativă de eșantionare. Aceste metode includ:

• reacții chimice calitative;
• analiza colorimetrică;
• polarografie;
• conductometrie (măsurarea conductibilității electrice a soluțiilor) și altele.

Cercetarea microstructurii

Metalografia structurală este utilizată pentru a determina natura și numărul de faze în examinarea metalelor neferoase, a oțelului, a fontei și a altor metale. Studiul se realizează prin metoda difracției cu raze X pe pulbere. Proba este măcinată în pulbere, un fascicul de raze X monocromatic este îndreptat spre ea și se obține o imagine sub formă de inele pe o peliculă fotografică rulată în jurul obiectului studiat. Prezența unei anumite texturi este relevată de modificarea intensității liniilor.

Difractometrele speciale cu raze X sunt folosite pentru a studia modelele de raze X din pulbere. Ele pot fi folosite și pentru a obține informații despre structura cristalină a metalului. LAîn termeni practici, aceasta este folosită pentru a determina tipul de tratament termic.

Determinarea compoziției fazelor este necesară pentru a identifica parametrii generali ai părților obiectului studiat. Un astfel de studiu, de exemplu, vă permite să obțineți informații despre ceea ce a fost primar - un scurtcircuit sau un incendiu (contacte de cupru), dacă o lampă cu filament de tungsten a ars în momentul distrugerii sale și să rezolvați alte probleme.

Pentru a detecta peliculele subțiri de oxizi, carburi, cloruri, sulfuri și alte săruri de pe suprafața produselor metalice, se folosește o metodă de difracție a electronilor. Se bazează pe difracția unui flux de electroni în mișcare, a cărui lungime de undă este mai mică decât cea a razelor X. Analiza metalelor și aliajelor se realizează în mașini de difracție a electronilor în vid, care pot produce și imagini de umbră electron-optice.

Proprietăți mecanice

Pentru a determina proprietățile fizice și mecanice ale metalelor și aliajelor, se folosesc următoarele metode de testare:

• pentru tensiune/compresie (determinarea rezistenței la tracțiune, elasticității, curgerii și a altor caracteristici);
• îndoire;
• pentru duritate și microduritate;
• încălzire pentru a afla temperatura transformărilor de fază, conductivitatea termică și expansiunea liniară.

Astfel de metode sunt de obicei folosite în combinație atunci când se investighează cauzele accidentelor și distrugerea pieselor și ansamblurilor metalice.

Opinia expertului

După examinarea metalelor, specialistul emite o concluzie care conține următoarele informații:

• date generale (titlul lucrării de cercetare, data începerii și încheierii, locul examinării, temeiul executării acesteia, informații despre expert, întrebări adresate);
• metode utilizate și modele științifice generale pe baza cărora a fost realizată munca;
• documente normative și alte surse;
• date obținute în timpul studiului obiectului;
• concluzii (sau motive pentru care nu poate fi dat un răspuns cert).

Exemple

Exemple de opinii ale experților includ următoarele:

• distrugerea piesei a avut loc ca urmare a acțiunii unei sarcini statice de încovoiere care acționează simultan;
• defectarea ansamblului a fost în două etape: după o singură sarcină dinamică s-a format o fisură, care a crescut cu 80% ca urmare a solicitărilor de oboseală; obiectul este împărțit în părți sub acțiunea unei sarcini statice de întindere de-a lungul zonei slăbite de această fisură;
• de-a lungul sudurii s-a produs distrugerea vasului, care a fost slăbită de un defect obținut în timpul sudării (lipsa pătrunderii rădăcinii cusăturii), la momentul începerii funcționării, obiectul nu mai avea puterea necesară;
• defectarea structurii a fost instantanee, prin nituire, motivul este impactul unei sarcini dinamice, a cărei valoare depășește rezistența prevăzută în documentația de proiectare.

Din cazuri de practică judiciară,ilustrând aplicarea examinării metalelor, putem cita următoarele: în corpul asasinatului a fost găsit un fragment de metal. A fost necesar să se stabilească din care dintre cele 3 cuțite face parte. Analiza spectrală a arătat că compoziția fragmentului a coincis cu cea a unuia dintre cuțite. Microstructura piesei de metal a fost diferită de toate lamele, dar în timpul examinării s-a dovedit că lama a fost ascuțită pe o râșniță electrică fără răcire, în urma căreia s-au produs aceste modificări.

Laboratoare

O examinare independentă a metalului poate fi efectuată de laboratoarele cu acreditare de stat. Certificatul de acreditare trebuie să indice în ce domeniu de activitate s-a obținut permisiunea de a efectua cercetări, metode de testare și documente de reglementare în baza cărora sunt efectuate, precum și procesul-verbal al ședinței comisiei de acreditare..

În regiunea Moscova, astfel de servicii sunt furnizate de Metall-Expertise, Centrul Interregional de Expertiză și Evaluare (ICEA), Federația Experților Criminali și alte organizații.