Undersökning av metaller och legeringar: egenskaper, beskrivning och krav

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Expertis av metaller används i rättspraxis, för att utreda orsaker till olyckor, samt för att fatta ansvarsfulla tekniska beslut vid tillverkning av olika föremål. En egenskap hos metaller och legeringar är att de väl "behåller" parametrarna för de tidigare tillstånden som uppstod under påverkan av yttre faktorer (mekaniska belastningar, termiska effekter och andra). Den här egenskapen låter dig ställa in villkoren som föregår en händelse och identifiera ett orsakssamband.

Tasks

Alla uppgifter inom metallurgisk expertis kan kombineras i 3 stora grupper:

• Klassificering - fastställande av tillhörighet till någon typ (typ av metall eller legering, kvalitet, omfattning; fyndighet från vilken materialet extraherades; överensstämmelse med kraven i ritningen och annan teknisk dokumentation).
• Identifiering individ: bestämning av helheten i delar (genom tecken på elementär sammansättning och struktur, spår av bearbetning och andra parametrar), som tillhör en gemensam produktionssats, fastställandekälla - utrustning eller tillverkare; grupp - identifiering av identiska egenskaper hos metaller och legeringar genom särskilda egenskaper (karakteristiska föroreningar, kristallstruktur, mekaniska egenskaper, förstörelsens karaktär, yttillstånd: oxidation, korrosion, repor, etc.).
• Diagnostik: fastställa faktumet av interaktion med en metalldel, orsakerna till och funktionerna i destruktionsprocessen, bestämma tillverkningstekniken, typen av anordningar som metallprodukten tillverkades på, identifiera avvikelser från kraven i teknisk föreskrift.

Objekt

Följande mikro- och makroämnen kan fungera som föremål för undersökning av metallprodukter:

• ståldelar, ämnen, tråd och ledningar, metallslangar, kablar, rör;
• smältning på trådar och andra metallprodukter;
• detaljer om fordon och teknisk utrustning som förstördes till följd av olyckan;
• knivar (fabriks- och hemmagjorda) och andra eggade vapen;
• fragment eller delar av explosiva anordningar;
• solders;
• smycken, ädla metaller och inhemskt guld;
• metalliseringsspår;
• hushållsartiklar.

Step

Undersökning av metaller och legeringar utförs enligt följande schema för bestämning av egenskaper:

• materiell natur (densitet, ferromagnetism, färg, hårdhet, metallglans, elektrisk ledningsförmåga, interaktion med syror);
• geometrisk ochdesignegenskaper (storlek, form, förekomst av metalliska och icke-metalliska beläggningar);
• produktionsteknik och utrustning;
• driftsförhållanden (slitage, korrosion, etc.);
• destruktionsegenskaper (smältning, deformation, stötar eller statiska belastningar, erosion, kombination av flera faktorer);
• klassificeringstyp och omfattning;
• mikrostruktur;
• fysikaliska och mekaniska egenskaper, kemisk sammansättning.

Beroende på vilka frågor som ställs före tentamen beror konstruktionen av tentamensmetodiken. Eftersom vissa studiemetoder kräver förstörelse av föremålet som studeras, är det nödvändigt att tydligt fastställa syftet med studien.

Metal Forensics

Rättsmedicinska undersökningar genomförs för att lösa följande vanligaste problem:

• bestämma metallmärket som brottsvapnet tillverkades av;
• identifierar typen av guld - ursprungligt eller industriellt;
• närvaro av metallpartiklar på ett annat föremål;
• bestämma äktheten av ett mynt eller medalj, såväl som deras ålder;
• detektion av typen och varaktigheten av exponeringen för metallen;
• skäl för förstörelse av en metalldel eller enhet (för att dra en slutsats i händelse av nödsituationer, bränder);
• bestämma identiteten för delen och den huvudsakliga metalldelen/strukturen, samt metoden med vilken de separerades och andra.

Optisk och skanningsmikroskopi

Mikroskopisk undersökning av ytor görs i det inledande skedet av metallurgisk expertis. Undersökning av metaller och legeringar avslöjar de egenskaper som bildas i tillverkningsprocessen och driften av delar och sammansättningar. För att utföra detta arbete används scannings- och transmissionselektronmikroskop.

En av typerna av sådan undersökning är fraktografi – en mikroskopisk studie av frakturytor för att fastställa orsak-och-verkan-samband mellan tecken på skada och yttre eller inre faktorer som orsakade förstörelsen.

Kemisk kompositionsforskning

Den vanligaste metoden för att studera den kemiska sammansättningen av metaller och legeringar är emissionsspektralanalys (ESA), som är baserad på egenskaperna hos emissionsspektrumet för materiens atomer i det optiska området för elektromagnetiska vågor. Ljusemission exciteras av en gnisturladdning mellan det studerade metallföremålet och hjälpelektroden.

Med den här metoden kan du bestämma ett kemiskt grundämne i närvaro av dess minsta mängd (upp till 10-4%), som används vid analys av spårmängder på både metalliskt och icke-metalliskt kontaktmaterial. Denna teknik används också vid undersökningen av metallens kvalitet för att identifiera mikroföroreningar som inte regleras av de tekniska specifikationerna för tillverkningen av detta föremål.

Icke-förstörande och klassiska forskningsmetoder

Om forskning behöver görasoförstörande metod, sedan görs det med röntgenfluorescensanalys. Denna teknik innebär exponering av materialet för röntgenstrålar, som orsakar fluorescerande strålning i ytskiktet. Varje atomnummer i det periodiska systemet av kemiska grundämnen har sin egen våglängd. Denna teknik hjälper till att bestämma både kvalitativ och kvantitativ sammansättning.

Undersökning av metaller kan utföras på klassiska sätt. De tar längre tid och kräver en betydande mängd provtagning. Dessa metoder inkluderar:

• kvalitativa kemiska reaktioner;
• kolorimetrisk analys;
• polarography;
• konduktometri (mätning av elektrisk ledningsförmåga hos lösningar) och andra.

Mikrostrukturforskning

Strukturell metallografi används för att bestämma karaktären och antalet faser vid undersökning av icke-järnmetaller, stål, gjutjärn och andra metaller. Studien utförs med metoden för pulverröntgendiffraktion. Provet mals till pulver, en monokromatisk röntgenstråle riktas mot det och en bild erhålls i form av ringar på en fotografisk film rullad runt föremålet som studeras. Närvaron av en viss textur avslöjas av förändringen i intensiteten på linjerna.

Specialröntgendiffraktometrar används för att studera pulverröntgenmönster. De kan också användas för att få information om metallens kristallstruktur. PÅi praktiska termer används detta för att bestämma typen av värmebehandling.

Bestämning av fassammansättningen är nödvändig för att identifiera de allmänna parametrarna för de delar av objektet som studeras. En sådan studie låter dig till exempel få information om vad som var primärt - en kortslutning eller en brand (kopparkontakter), om en lampa med en volframglödtråd brann vid tidpunkten för förstörelsen och lösa andra problem.

För att detektera tunna filmer av oxider, karbider, klorider, sulfider och andra s alter på ytan av metallprodukter används en elektrondiffraktionsmetod. Den är baserad på diffraktionen av en ström av rörliga elektroner, vars våglängd är kortare än röntgenstrålar. Analysen av metaller och legeringar utförs i vakuumelektrondiffraktionsmaskiner, som även kan producera elektronoptiska skuggbilder.

Mekaniska egenskaper

Följande testmetoder används för att bestämma de fysikaliska och mekaniska egenskaperna hos metaller och legeringar:

• för spänning/kompression (bestämning av draghållfasthet, elasticitet, flyt och andra egenskaper);
• böjning;
• för hårdhet och mikrohårdhet;
• uppvärmning för att hitta temperaturen för fasomvandlingar, värmeledningsförmåga och linjär expansion.

Sådana metoder används vanligtvis i kombination när man utreder orsakerna till olyckor och förstörelse av metalldelar och sammansättningar.

Expertutlåtande

Efter undersökningen av metaller utfärdar specialisten en slutsats som innehåller följande information:

• allmänna uppgifter (forskningsuppsatsens titel, start- och slutdatum, plats för examination, grunder för dess genomförande, information om experten, ställda frågor);
• använda metoder och allmänna vetenskapliga mönster på grundval av vilka arbetet utfördes;
• normativa dokument och andra källor;
• data som erhölls under studien av objektet;
• slutsatser (eller skäl till varför ett definitivt svar inte kan ges).

Exempel

Exempel på expertutlåtanden inkluderar följande:

• förstörelse av delen inträffade som ett resultat av verkan av en statisk böjningsbelastning som verkade samtidigt;
• felet i monteringen var tvåstegs: efter en enda dynamisk belastning bildades en spricka som ökade med 80 % som ett resultat av utmattningspåkänningar; föremålet är uppdelat i delar under inverkan av en statisk dragbelastning längs området som försvagats av denna spricka;
• förstörelsen av kärlet inträffade längs svetsen, som försvagades av en defekt som erhölls under svetsning (avsaknad av penetrering av roten av sömmen), vid tidpunkten för driftstart hade objektet inte längre den nödvändiga styrkan;
• felet i strukturen skedde omedelbart, genom nitning, orsaken är påverkan av en dynamisk belastning, vars värde överstiger hållfastheten som anges i designdokumentationen.

Från fall av rättspraxis,som illustrerar tillämpningen av undersökningen av metaller kan vi citera följande: ett metallfragment hittades i den mördades kropp. Det var nödvändigt att fastställa vilken av de 3 knivarna den ingår i. Spektralanalys visade att sammansättningen av fragmentet sammanföll med en av knivarnas. Metallbitens mikrostruktur skiljde sig från alla bladen, men vid undersökningen visades det att bladet slipades på en elektrisk slipmaskin utan kylning, vilket ledde till att dessa förändringar inträffade.

Laboratories

En oberoende undersökning av metallen kan utföras av laboratorier med statlig ackreditering. Ackrediteringsintyget ska ange inom vilket verksamhetsområde tillstånd erhållits att bedriva forskning, testmetoder och regulatoriska dokument på grundval av vilka de utförs, samt protokoll från ackrediteringskommissionens möte.

I Moskva-regionen tillhandahålls sådana tjänster av Metall-Expertise, Interregional Centre for Expertise and Evaluation (ICEA), Federation of Forensic Experts och andra organisationer.