Undersøgelse af metaller og legeringer: funktioner, beskrivelse og krav

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Ekspertise af metaller bruges i retspraksis, til at undersøge årsagerne til ulykker, samt til at træffe ansvarlige tekniske beslutninger i fremstillingen af forskellige genstande. Et træk ved metaller og legeringer er, at de godt "beholder" parametrene i de tidligere tilstande, der opstod under påvirkning af eksterne faktorer (mekaniske belastninger, termiske effekter og andre). Denne egenskab giver dig mulighed for at indstille de betingelser, der går forud for en begivenhed og identificere en årsagssammenhæng.

Opgaver

Alle opgaver inden for metallurgisk ekspertise kan kombineres i 3 store grupper:

• Klassificering - bestemmelse af tilhørsforhold til enhver type (type metal eller legering, kvalitet, omfang; depositum, hvorfra materialet er udvundet; overholdelse af kravene i tegningen og anden teknisk dokumentation).
• Identifikation af individ: bestemmelse af helheden i dele (ved tegn på grundstofsammensætning og struktur, spor af forarbejdning og andre parametre), der tilhører en fælles produktionsbatch, etablererkilde - udstyr eller producent; gruppe - identifikation af identiske egenskaber af metaller og legeringer ved særlige træk (karakteristiske urenheder, krystalstruktur, mekaniske egenskaber, ødelæggelsesart, overfladetilstand: oxidation, korrosion, ridser osv.).
• Diagnostik: fastlæggelse af kendsgerningen af interaktion med en metaldel, årsagerne til og funktionerne i destruktionsprocessen, bestemmelse af fremstillingsteknologien, typen af enheder, som metalproduktet blev fremstillet på, identifikation af afvigelser fra kravene i teknisk forskrift.

Objekter

Følgende mikro- og makro-emner kan tjene som genstande for undersøgelse af metalprodukter:

• ståldele, emner, tråd og ledninger, metalslanger, kabler, rør;
• smeltning på ledninger og andre metalprodukter;
• detaljer om køretøjer og teknologisk udstyr ødelagt som følge af ulykken;
• knive (fabriks- og hjemmelavede) og andre kantede våben;
• fragmenter eller dele af eksplosive enheder;
• loddere;
• smykker, ædle metaller og naturligt guld;
• metalliseringsspor;
• husholdningsartikler.

Trin

Undersøgelse af metaller og legeringer udføres i henhold til følgende skema til bestemmelse af egenskaber:

• materialenatur (densitet, ferromagnetisme, farve, hårdhed, metallisk glans, elektrisk ledningsevne, interaktion med syrer);
• geometrisk ogdesignfunktioner (størrelse, form, tilstedeværelse af metalliske og ikke-metalliske belægninger);
• produktionsteknologi og udstyr;
• driftsforhold (slid, korrosion osv.);
• destruktionsegenskaber (smeltning, deformation, stød eller statiske belastninger, erosion, kombination af flere faktorer);
• klassifikationstype og omfang;
• mikrostruktur;
• fysiske og mekaniske egenskaber, kemisk sammensætning.

Afhængigt af hvilke spørgsmål der stilles før eksamen, afhænger opbygningen af eksamensmetoden. Da nogle undersøgelsesmetoder kræver destruktion af det undersøgte objekt, er det nødvendigt klart at fastslå formålet med undersøgelsen.

Metal Forensics

Retsmedicinske undersøgelser udføres for at løse følgende mest almindelige problemer:

• bestemmelse af det metalmærke, som kriminalitetsvåbnet var lavet af;
• identifikation af typen af guld - hjemmehørende eller industrielt;
• tilstedeværelse af metalpartikler på en anden genstand;
• bestemmelse af ægtheden af en mønt eller medalje samt deres alder;
• detektion af typen og varigheden af eksponeringen for metallet;
• årsager til ødelæggelse af en metaldel eller -enhed (for at drage en konklusion i tilfælde af nødsituationer, brande);
• bestemmelse af identiteten af delen og hovedmetaldelen/strukturen, samt metoden, hvorved de blev adskilt og andre.

Optisk og scanningsmikroskopi

Mikroskopisk undersøgelse af overflader udføres i den indledende fase af metallurgisk ekspertise. Undersøgelse af metaller og legeringer afslører de funktioner, der dannes i processen med fremstilling og drift af dele og samlinger. Til at udføre dette arbejde bruges scannings- og transmissionselektronmikroskoper.

En af typerne af en sådan undersøgelse er fraktografi - en mikroskopisk undersøgelse af frakturoverflader for at etablere årsag-og-virkning-forhold mellem tegn på skade og eksterne eller interne faktorer, der forårsagede ødelæggelsen.

Kemisk sammensætningsforskning

Den mest almindelige metode til at studere den kemiske sammensætning af metaller og legeringer er emissionsspektralanalyse (ESA), som er baseret på egenskaberne i emissionsspektret for stofatomer i det optiske område af elektromagnetiske bølger. Lysemission exciteres af en gnistutladning mellem den undersøgte metalgenstand og hjælpeelektroden.

Denne metode giver dig mulighed for at bestemme et kemisk grundstof i nærværelse af dets mindste mængde (op til 10-4%), som bruges i analysen af spormængder på både metallisk og ikke-metallisk kontaktmateriale. Denne teknik bruges også i undersøgelsen af metallets kvalitet for at identificere mikrourenheder, der ikke er reguleret af de tekniske specifikationer for fremstillingen af denne genstand.

Ikke-destruktive og klassiske forskningsmetoder

Hvis der skal laves researchikke-destruktiv metode, så gøres det ved hjælp af røntgenfluorescensanalyse. Denne teknologi involverer eksponering af materialet for røntgenstråler, som forårsager fluorescerende stråling i overfladelaget. Hvert atomnummer i det periodiske system af kemiske grundstoffer har sin egen bølgelængde. Denne teknik hjælper med at bestemme både kvalitativ og kvantitativ sammensætning.

Undersøgelse af metaller kan udføres på klassiske måder. De tager længere tid og kræver en betydelig mængde prøveudtagning. Disse metoder omfatter:

• kvalitative kemiske reaktioner;
• kolorimetrisk analyse;
• polarografi;
• konduktometri (måling af elektrisk ledningsevne af løsninger) og andre.

Mikrostrukturforskning

Strukturel metallografi bruges til at bestemme arten og antallet af faser i undersøgelsen af ikke-jernholdige metaller, stål, støbejern og andre metaller. Undersøgelsen udføres ved pulverrøntgendiffraktionsmetoden. Prøven males til pulver, en monokromatisk røntgenstråle rettes mod den, og et billede opnås i form af ringe på en fotografisk film rullet rundt om objektet, der undersøges. Tilstedeværelsen af en bestemt tekstur afsløres af ændringen i intensiteten af linjerne.

Speciale røntgendiffraktometre bruges til at studere pulverrøntgenmønstre. De kan også bruges til at få information om metallets krystalstruktur. PÅi praksis bruges dette til at bestemme typen af varmebehandling.

Bestemmelse af fasesammensætningen er nødvendig for at identificere de generelle parametre for de dele af objektet, der undersøges. En sådan undersøgelse giver dig for eksempel mulighed for at få information om, hvad der var primært - en kortslutning eller en brand (kobberkontakter), om en lampe med en wolframglødetråd brændte på tidspunktet for dens ødelæggelse, og løse andre problemer.

For at detektere tynde film af oxider, carbider, chlorider, sulfider og andre s alte på overfladen af metalprodukter, anvendes en elektrondiffraktionsmetode. Det er baseret på diffraktionen af en strøm af bevægelige elektroner, hvis bølgelængde er kortere end røntgenstråler. Analysen af metaller og legeringer udføres i vakuum elektrondiffraktionsmaskiner, som også kan producere elektronoptiske skyggebilleder.

Mekaniske egenskaber

For at bestemme de fysiske og mekaniske egenskaber af metaller og legeringer anvendes følgende testmetoder:

• til spænding/kompression (bestemmelse af trækstyrke, elasticitet, flow og andre egenskaber);
• bøjning;
• for hårdhed og mikrohårdhed;
• opvarmning for at finde temperaturen for fasetransformationer, termisk ledningsevne og lineær ekspansion.

Sådanne metoder bruges norm alt i kombination, når man undersøger årsagerne til ulykker og ødelæggelsen af metaldele og -enheder.

Ekspertudtalelse

Efter undersøgelsen af metaller udsender specialisten en konklusion, der indeholder følgende information:

• generelle data (titel på forskningsoplægget, start- og slutdato, eksamenssted, begrundelse for dens udførelse, oplysninger om eksperten, stillede spørgsmål);
• anvendte metoder og generelle videnskabelige mønstre, som arbejdet blev udført på grundlag af;
• normative dokumenter og andre kilder;
• data opnået under undersøgelsen af objektet;
• konklusioner (eller grunde til, at der ikke kan gives et entydigt svar).

Eksempler

Eksempler på ekspertudtalelser omfatter følgende:

• destruktion af delen opstod som et resultat af virkningen af en statisk bøjningsbelastning, der virkede samtidigt;
• fejlen i samlingen var i to trin: efter en enkelt dynamisk belastning dannedes der en revne, som steg med 80 % som følge af udmattelsesspændinger; genstanden er opdelt i dele under påvirkning af en statisk trækbelastning langs området svækket af denne revne;
• ødelæggelsen af fartøjet skete langs svejsningen, som blev svækket af en defekt opnået under svejsning (manglende gennemtrængning af sømmens rod), på tidspunktet for driftstart havde genstanden ikke længere den nødvendige styrke;
• fejlen af strukturen var øjeblikkelig, ved nitning, årsagen er påvirkningen af en dynamisk belastning, hvis værdi overstiger styrken fastsat i designdokumentationen.

Fra sager om retspraksis,som illustrerer anvendelsen af undersøgelsen af metaller, kan vi citere følgende: der blev fundet et metalfragment i den myrdedes krop. Det var nødvendigt at fastslå, hvilken af de 3 knive den er en del af. Spektralanalyse viste, at sammensætningen af fragmentet faldt sammen med en af knivene. Metalstykkets mikrostruktur adskilte sig fra alle bladene, men under undersøgelsen blev det bevist, at bladet blev slibet på en elektrisk slibemaskine uden afkøling, hvorved disse ændringer skete.

Laboratories

En uafhængig undersøgelse af metallet kan udføres af laboratorier med statsakkreditering. Akkrediteringsbeviset skal angive, inden for hvilket aktivitetsområde der er opnået tilladelse til at udføre forskning, testmetoder og regulatoriske dokumenter, på grundlag af hvilke de udføres, samt referatet fra mødet i akkrediteringskommissionen.

I Moskva-regionen leveres sådanne tjenester af Metall-Expertise, det interregionale center for ekspertise og evaluering (ICEA), Federation of Forensic Experts og andre organisationer.